DE69220293T2 - HYDRAULIC CONTROL SYSTEM FOR HYDRAULIC EARTH CONSTRUCTION MACHINE - Google Patents
HYDRAULIC CONTROL SYSTEM FOR HYDRAULIC EARTH CONSTRUCTION MACHINEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranlage für eine hydraulische Baumaschine mit: einer von einer Kraftmaschine angetriebenen Hydropumpe nut einstellbarer Verdrängung oder verstellbaren Hydropumpe; einer ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung, welche durch von der Hydropumpe abgegebenes Öl angetrieben wird; einem ersten Steuerventil, das zwischen der Hydropumpe und der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung vorgesehen ist und dazu dient, die Zufuhr von Drucköl zur ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung zu steuern; einer ersten Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer ersten Sollverdrängung, um einen Abgabedruck der Hydropumpe durch einen vorbestimmten Sollwert auf einen Wert oberhalb eines Lastdrucks der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung zu halten; eine zweite Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung emer zweiten Sollverdrängung, durch welche ein Eingangsdrehmoment, basierend auf dem Abgabedruck der Hydropumpe, begrenzt wird; und einer Verdrängungssteuereinrichtung zum Steuern der Verdrängung der Hydropumpe, derart, daß die Verdrängung der ersten und/oder der zweiten Sollverdrängung gleicht, wobei die hydraulische Steueranlage weiter eine Begrenzungseinrichtung enthält, mit der einem Signal, das die von der ersten Bestimmungseinrichtung bestimmte und ausgegebene erste Sollverdrängung bezeichnet, eine Begrenzung auferlegt werden kann.The invention relates to a hydraulic control system for a hydraulic construction machine with: a hydraulic pump with adjustable displacement or adjustable hydraulic pump driven by a prime mover; a first hydraulic actuator which is driven by oil discharged from the hydraulic pump; a first control valve which is provided between the hydraulic pump and the first hydraulic actuator and serves to control the supply of pressurized oil to the first hydraulic actuator; a first determining device for determining a first target displacement in order to keep a discharge pressure of the hydraulic pump by a predetermined target value at a value above a load pressure of the first hydraulic actuator; a second determining device for determining a second target displacement, by which an input torque is limited based on the discharge pressure of the hydraulic pump; and a displacement control device for controlling the displacement of the hydraulic pump such that the displacement is equal to the first and/or the second target displacement, the hydraulic control system further comprising a limiting device with which a limit can be imposed on a signal indicating the first target displacement determined and output by the first determining device.
Eine hydraulische Steueranlage für eine hydraulische Baumaschine vom oben erwähnten Typ ist in EP-A-0 379 595 offenbart.A hydraulic control system for a hydraulic construction machine of the above-mentioned type is disclosed in EP-A-0 379 595.
Ein hydraulischer Radbagger, wie beispielsweise der in Fig. 10 gezeigte, ist als hydraulische Baumaschine bekannt, die mit dem obigen Typ von hydraulischer Steueranlage ausgerüstet ist. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 4 einen Hydromotor für den Fahrzeugantrieb, und Hinterräder 103 werden durch die Drehung des Hydromotors 4 über ein Getriebe 101 und eine Antriebswelle 102 angetrieben, um ein Fahren des Fahrzeugs zu ermöglichen. Ein Ausleger 104, der als Teil eines vorderen Vorsatzgerätes dient, wird durch eine Verlängerungs- und Verkürzungsoperation eines Auslegungszylinders 21 nach oben und unten bewegt. In dieser Beschreibung wird eine Grabarbeit und dergleichen, bei welcher das vordere Vorsatzgerät verwendet wird, während das Fahrzeug sich nicht bewegt, einfach als "Arbeit" bezeichnet, und als Unterschied dazu gibt es einen Begriff "Fahren".A hydraulic wheel excavator such as that shown in Fig. 10 is known as a hydraulic construction machine equipped with the above type of hydraulic control system. In the figure, reference numeral 4 denotes a hydraulic motor for vehicle propulsion, and rear wheels 103 are driven by the rotation of the hydraulic motor 4 via a transmission 101 and a drive shaft 102 to enable the vehicle to travel. A boom 104 serving as a part of a front attachment is moved up and down by an extension and contraction operation of a boom cylinder 21. In this specification, an excavation work and the like using the front attachment is described. while the vehicle is not moving is simply called "work", and as a distinction there is a term "driving".
Als eine der hydraulischen Baumaschinen, wie oben beschrieben, wurde eine Maschine vorgeschlagen, bei welcher eine Lastmeßsteuerung und eine Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung wahlweise ausgeführt werden (beispielsweise wie beschrieben in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-118203). Diese Steuersysteme werden nachfolgend bezugnehmend auf Fig. 11 beschrieben.As one of the hydraulic construction machines as described above, there has been proposed a machine in which load measurement control and input torque limiting control are selectively carried out (for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-118203). These control systems will be described below with reference to Fig. 11.
Fig. 11 zeigt einen Hydraulikkreis für den Fahr- und Arbeitsbetrieb des oben beschriebenen hydraulischen Baggers, und Bezugszeichen 1 stellt eine Hydropumpe mit einstellbarer Verdrängung oder verstellbare Hydropumpe dar, welche durch einen Dieselmotor 27 angetrieben wird. Die Drehzahl des Kraftmaschine 27 wird über ein Drehelement eines Reglerhebels 27b eines Reglers 27a gesteuert, welcher in Übereinstimmung mit einem Ausmaß der Betätigung eines (nicht dargestellten) Gashebels oder einem Betätigungsausmaß eines Beschleunigungspedals 6a für den Fahrbetrieb (nachfolgend als Fahrpedal bezeichnet) durch einen Schrittmotor 28 angetrieben wird. Eine verstellbare Hydropumpe 1 gibt Öl ab, deren Durchsatz der Kraltmaschinendrehzahl und der Verdrängung von dieser entspricht. Das abgegebene Ol wird über ein Fahr-Steuerventil 2 dem Hydromotor 4 zugeleitet, und weiter über ein Arbeitssteuerventil 20 einem Auslegerantriebs-Hydraulikzylinder 21.Fig. 11 shows a hydraulic circuit for traveling and working of the hydraulic excavator described above, and reference numeral 1 represents a variable displacement hydraulic pump or adjustable hydraulic pump driven by a diesel engine 27. The rotation speed of the engine 27 is controlled by a rotary member of a governor lever 27b of a governor 27a driven by a stepping motor 28 in accordance with an amount of operation of a throttle lever (not shown) or an amount of operation of an accelerator pedal 6a for traveling (hereinafter referred to as an accelerator pedal). A variable displacement hydraulic pump 1 discharges oil whose flow rate corresponds to the engine speed and the displacement thereof. The discharged oil is supplied to the hydraulic motor 4 via a traveling control valve 2 and further to a boom drive hydraulic cylinder 21 via a working control valve 20.
Die Lastmeßsteuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängung (nachfolgend ebenfalls als "Tiltwinkel" bezeichnet) der verstellbaren Hydropumpe 1 so gesteuert wird, daß der Differenzdruck zwischen vorderen und hinteren Stufen des Fahr-Steuerventils 2 oder des Arbeits-Steuerventils 20, d.h. der Differenzdruck zwischen einem Druck (Pumpendruck) an einer Einlaßöffnung des Steuerventils 2, 20 und einem Druck (Lastmeßdruck) an einer Auslaßöffnung von dieser auf einen konstanten Wert festgelegt ist, um dadurch den Pumpendruck durch einen vorbestimmten Sollwert auf einen Wert oberhalb des Lastmeßdrucks zu halten. Der Lastmeßdruck ist ein Druck, der durch ein Wechselventil 29 gewählt wird und der jeweils höhere von Lastdrücken des Hydromotors 4 und des Hydraulikzylinders 21.The load sensing control is characterized in that the displacement (hereinafter also referred to as "tilt angle") of the adjustable hydraulic pump 1 is controlled so that the differential pressure between front and rear stages of the travel control valve 2 or the working control valve 20, i.e. the differential pressure between a pressure (pump pressure) at an inlet port of the control valve 2, 20 and a pressure (load sensing pressure) at an outlet port thereof is set to a constant value, thereby keeping the pump pressure at a value above the load sensing pressure by a predetermined set value. The load sensing pressure is a pressure selected by a shuttle valve 29 and the higher of load pressures of the hydraulic motor 4 and the hydraulic cylinder 21.
Das System zum Ausführen der Lastmeßsteuerung, wie gezeigt in Fig. 11, ist mit einer Lastmeßregeleinrichtung 11 ausgerüstet, deren Schaltoperationen in Übereinstimmung mit dem Differenzdruck zwischen dem Pumpendruck und dem Lastmeß druck ausgeführt wird. Wenn der Differenzdruck zwischen dem Pumpendruck und dem Lastmeßdruck einen Druck übersteigt, welcher durch eine Feder 11a eingestellt ist, wird die Lastmeßregeleinrichtung 11 in Übereinstimmung mit dem Druck auf eine Position b geschaltet. In der Position b wird der Pumpendruck zu einem Stellzylinder 12 weitergeleitet, und die Verdrängung der Hydropumpe 1 wird durch eine Verlängerungsoperation des Stellzylinders 12 vermindert, so daß der Abgabedurchsatz der Pumpe vermindert wird. Umgekehrt wird, wenn der Differenzdruck auf einen Wert unterhalb des vorbestimmten Drucks fällt, die Lastmeßregeleinrichtung 11 in eine Position a geschaltet, und der Stellzylinder 12 ist mit einem Tank verbunden. Demzufolge wird die Verdrängung wie oben beschrieben erhöht, und somit der Pumpendurchsatz ebenfalls erhöht. In dem die Lastmeßsteuerung verwendenden System wird durch die obige Operation der Tiltwinkel der Pumpe so gesteuert, daß der Pumpendurchsatz gleich einem geforderten Durchsatz des Steuerventils 2 oder 20 ist, so daß die Abgabe eines überschüssigen Durchsatzes von Öl verhindert werden kann und die nutzlose Verwendung von Öl aufgrund von Membranverlusten verhindert werden kann, um den Kraftstoffverbrauch und die Betriebsleistung zu verbessern.The system for carrying out the load measuring control, as shown in Fig. 11, is equipped with a load measuring control device 11, the switching operations of which are carried out in accordance with the differential pressure between the pump pressure and the load measuring pressure. When the differential pressure between the pump pressure and the load sensing pressure exceeds a pressure set by a spring 11a, the load sensing control device 11 is switched to a position b in accordance with the pressure. In the position b, the pump pressure is passed to an actuating cylinder 12, and the displacement of the hydraulic pump 1 is reduced by an extension operation of the actuating cylinder 12, so that the discharge flow rate of the pump is reduced. Conversely, when the differential pressure falls to a value below the predetermined pressure, the load sensing control device 11 is switched to a position a, and the actuating cylinder 12 is connected to a tank. Consequently, the displacement is increased as described above, and thus the pump flow rate is also increased. In the system using the load sensing control, by the above operation, the tilt angle of the pump is controlled so that the pump flow rate is equal to a required flow rate of the control valve 2 or 20, so that the discharge of an excess flow rate of oil can be prevented and the useless use of oil due to diaphragm leakage can be prevented to improve the fuel consumption and the operating performance.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Fahrschaltung beschrieben..The functionality of the drive circuit is described below.
Wenn ein Vorwärts/Rückwärts-Fahrschaltventil 8 in eine Vorwärts-Fahrposition (F-Position) geschaltet wird und das Pedal 6a des Servoventils 6 betätigt wird, wird von der Hydropumpe 5 abgegebenes Öl einer Servoöffnung 2a des Steuerventils vom Servotyp 2 zugeleitet, so daß das Steuerventil 2 seine Schaltoperation durch eine Hubgröße entsprechend einem Servoöldruck ausführt. Durch diese Operation wird von der verstellbaren Hydropumpe 1 abgegebenes Öl über eine Leitung 91, ein Druckkompensationsventil 23, das Steuerventil 2, eine Leitung 92 und ein Ausgleichsventil 3 zum Hydromotor 4 geleitet, um ein Fahren des Fahrzeugs zu ermöglichen. Zusätzlich wird die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Ausmaß des Niederdräckens des Fahrpedals 6a gesteuert, so daß die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs vom Betätigungsausmaß des Fahrpedals 6a abhängt.When a forward/reverse travel switching valve 8 is switched to a forward travel position (F position) and the pedal 6a of the servo valve 6 is depressed, oil discharged from the hydraulic pump 5 is supplied to a servo port 2a of the servo type control valve 2 so that the control valve 2 performs its switching operation by a stroke amount corresponding to a servo oil pressure. By this operation, oil discharged from the variable displacement hydraulic pump 1 is supplied to the hydraulic motor 4 via a pipe 91, a pressure compensation valve 23, the control valve 2, a pipe 92 and a compensation valve 3 to enable the vehicle to travel. In addition, the engine speed is controlled in accordance with the amount of depression of the accelerator pedal 6a so that the traveling speed of the vehicle depends on the amount of depression of the accelerator pedal 6a.
Wenn das Fahrpedal beim Fahren des Fahrzeugs gelöst wird, wird die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung und der Einlaßöffnung des Servoventils 6 unterbrochen, und die Auslaßöffnung des Servoventils 6 steht mit einer Tanköffnung in Verbindung, welche mit dem Tank 10 verbunden ist. Als Ergebnis fließt das Drucköl, welches auf die Servoöffnung 2a wirkt, über das Vorwärts/Rückwärts-Fahrschaltventil 8, ein langsames Rücklaufventil 7 und das Servoventil 6 zu Tank 10 zurück. Zu diesem Zeitpunkt wird das Rücklauföl durch eine Blende 7a des langsamen Rücklaufvntils 7 gedrosselt, so daß das Fahrzeug schrittweise abgebremst wird, während das Steuerventil 2 vom Servotyp schrittweise in eine mittlere Ventilposition geschaltet wird.When the accelerator pedal is released while the vehicle is running, the communication between the outlet port and the inlet port of the servo valve 6 is interrupted, and the outlet port of the servo valve 6 is communicated with a tank port connected to the tank 10. As a result, the pressure oil acting on the servo port 2a flows through the forward/reverse travel switching valve 8, a slow return valve 7 and the servo valve 6 to tank 10. At this time, the return oil is throttled by an orifice 7a of the slow return valve 7, so that the vehicle is gradually braked while the servo type control valve 2 is gradually switched to a middle valve position.
Andererseits ist die Wirkungsweise der Arbeitsschaltung so wie nachfolgend beschrieben.On the other hand, the operation of the working circuit is as described below.
Wenn das Arbeits-Schaltventil 20 durch einen Handhebel 20a in eine "b"-Position oder eine "c"-Position geschaltet wird, wird das von der Hydropumpe 1 abgegebene Öl über die Rohrleitung 91, das Druckkompensationsventil 24, einer Leitung 94 und das Steuerventil 20 zum Ausleger-Antriebshydraulikzylinder 21 geleitet, und der Ausleger 104, wie in Fig. 10 gezeigt, durch die Verlängerungs- und Verkürzungsoperation des Hydraulikzylinders 21 nach oben und unten bewegt. Die Druckkompensationsventile 23 und 24 ermöglichen der Hydropumpe 1, den Hydromotor 4 und den Hydraulikzylinder 21 mit Drücken zu versorgen, die jeweils um einen vorbestimmten Druck höher als die Lastdrücke von diesen liegen, so daß beide Betätigungseinrichtungen unabhängig voneinander betrieben werden können.When the work switching valve 20 is switched to a "b" position or a "c" position by a hand lever 20a, the oil discharged from the hydraulic pump 1 is supplied to the boom drive hydraulic cylinder 21 via the pipe 91, the pressure compensating valve 24, a line 94 and the control valve 20, and the boom 104 is moved up and down as shown in Fig. 10 by the extension and contraction operation of the hydraulic cylinder 21. The pressure compensating valves 23 and 24 enable the hydraulic pump 1 to supply the hydraulic motor 4 and the hydraulic cylinder 21 with pressures each higher than the load pressures of them by a predetermined pressure, so that both actuators can be operated independently of each other.
Die hydraulische Steueranlage, wie in Fig. 11 gezeigt, ist mit einem Drehmomentsteuerungs-Stellventil 25 zum Ausführen der Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung ausgerüstet, und das Stellventil 25 wird mit dem von der Hydropumpe 1 abgegebenen Druck als Servo druck versorgt. Wenn der auf das Stellventil 25 wirkende Servo druck einen Druck übersteigt, der durch eine Drehmomentbegrenzungs-Einstellfeder 25a festgelegt ist, wird das Stellventil 25 von der c-Position zur d-Position geschaltet, wie in der Figur gezeigt. Durch diese Operation wirkt der von der Hydropumpe 1 abgegebene Druck auf den Stellzylinder 12, wodurch die Verdrängung der Hydropumpe 1 verringert wird, und das Drehmoment der Hydropumpe 1 wird in einem Bereich des Ausgangsdrehmoments der Kraftmaschine 27 gehalten, wodurch verhindert wird, daß eine Überlast auf die Kraftmaschine 27 einwirkt. Diese Operation wird als Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung bezeichnet.The hydraulic control system, as shown in Fig. 11, is equipped with a torque control servo valve 25 for carrying out the input torque limiting control, and the servo valve 25 is supplied with the pressure output from the hydraulic pump 1 as a servo pressure. When the servo pressure acting on the servo valve 25 exceeds a pressure set by a torque limiting setting spring 25a, the servo valve 25 is switched from the c position to the d position as shown in the figure. By this operation, the pressure output from the hydraulic pump 1 acts on the servo cylinder 12, thereby reducing the displacement of the hydraulic pump 1, and the torque of the hydraulic pump 1 is kept within a range of the output torque of the engine 27, thereby preventing an overload from acting on the engine 27. This operation is called input torque limiting control.
Gemäß der derart aufgebauten hydraulischen Steueranlage wird die Verdrängung der Hydropumpe so gesteuert, daß sie so groß wie der kleinere Wert von der Sollverdrängung durch die Lastmeßsteuerung (erste Sollverdrängung) und die Sollverdrängung durch die Eingangsdrehmoment-begrenzte Steuerung (zweite Sollverdrängung) ist, und durch diese Operation werden eine Verbesserung beim Kraftstoffverbrauch und der Betriebsleistung und eine Verhinderung einer auf die Kraftmaschine 27 einwirkenden Überlastung erreicht. Bezugszeichen 26 stellt ein Überlastventil dar, welches durch den Differenzdruck zwischen dem Punpendruck und dem Lastmeßdruck betrieben wird, Bezugszeichen 31a und 31b stellen ein Überkreuz-Entlastungsventil dar, und CJ stellt eine Zentralverbindungsstelle dar.According to the hydraulic control system thus constructed, the displacement of the hydraulic pump is controlled to be as large as the smaller value of the target displacement by the load sensing control (first target displacement) and the target displacement by the input torque limited control (second target displacement), and by this operation, an improvement in fuel consumption and operating performance and prevention of overloading of the engine 27 are achieved. Reference numeral 26 represents a relief valve operated by the differential pressure between the pump pressure and the load sensing pressure, reference numerals 31a and 31b represent a cross-relief valve, and CJ represents a central junction.
Die mit der Lastmeßsteuerung und den Eingangsdrehmomentbegrenzungssystemen ausgerüstete hydraulische Steueranlage ist so aufgebaut, daß der Maximalwert der Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe durch einen Wert begrenzt ist, welcher an der Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuersystemseite durch das Stellventil 25 festgelegt ist, und in einem Bereich unterhalb dieses Maximalwertes die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe auf die Verdrängung festgelegt ist, welche auf der Lastmeßsteuerung-Systemseite durch die Lastmeßregeleinrichtung 11 bestimmt ist. Als Ergebnis wird die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe 1 so gesteuert, daß sie gleichbleibend auf den Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerwert oder den Lastmeßsteuerwert eingestellt ist, und zwar basierend auf dem Betätigungsausmaß des Fahrpedals, dem Betätigungsausmaß des Handhebels oder der Kreislaufdruckbedingung, ungeachtet einer Änderung des Betriebsumstands, wie beispielsweise "fahren" oder "arbeiten", oder einer Vorliebe des Bedieners.The hydraulic control system equipped with the load sensing control and input torque limiting systems is constructed so that the maximum value of the displacement of the variable displacement hydraulic pump is limited by a value set on the input torque limiting control system side by the control valve 25, and in a range below this maximum value, the displacement of the variable displacement hydraulic pump is fixed to the displacement set on the load sensing control system side by the load sensing controller 11. As a result, the displacement of the variable displacement hydraulic pump 1 is controlled to be set consistently to the input torque limiting control value or the load sensing control value based on the amount of operation of the accelerator pedal, the amount of operation of the hand lever, or the circuit pressure condition, regardless of a change in the operating circumstance such as "driving" or "working" or an operator's preference.
Daher treten die folgenden zwei Probleme aufTherefore, the following two problems occur
In einem neutralen Zustand, in dem der Bedienhebel 20a und das Fahrpedal 6a nicht betätigt sind, sind die Lastmeßregeleinrichtung 11 und das Stellventil 25 in die b-Position bzw. die c-Position geschaltet, um die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe 1 auf den Minimalwert zu begrenzen, und somit ist der abgegebene Pumpendurchsatz gering. Daher ist, wenn der Bedienhebel schnell aus der neutralen Position betätigt wird, auch wenn eine Erhöhung der Pumpenverdrängung in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Betätigung des Bedienhebels beabsichtigt ist, eine lange Zeit erforderlich, bis die Verdrängung eine der Bedienhebelposition entsprechende Verdrängung erreicht. Daher tritt das Problem auf daß die Ansprechgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung gering ist. In dieser Beschreibung wird ein abgegebener Pumpendurchsatz, wenn die Steuerventile 22 in ihrer neutralen Position sind, als "Standby-Abgabedurchsatz" bezeichnet.In a neutral state in which the operating lever 20a and the accelerator pedal 6a are not operated, the load sensing control device 11 and the control valve 25 are switched to the b position and the c position, respectively, to limit the displacement of the variable displacement hydraulic pump 1 to the minimum value, and thus the pump discharge rate is low. Therefore, when the operating lever is quickly operated from the neutral position, even if an increase in the pump displacement is intended in accordance with the amount of operation of the operating lever, a long time is required until the displacement reaches a displacement corresponding to the operating lever position. Therefore, there is a problem that the response speed of the operating device is low. In this specification, a pump discharge rate when the control valves 22 are in their neutral position is referred to as a "standby discharge rate".
Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung hat eine Vorrichtung vorgeschlagen, in welcher die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals 6a behn Arbeitsbetrieb gesteuert wird, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr.3-234364 offenbart. Folgendes Problem tritt auf, wenn diese Vorrichtung, zusammen mit der in Fig. 11 dargestellten, hydraulischen Steueranlage verwendet wird, in welcher die Verdrängung gesteuert wird, indem entweder die durch die Lastmeßsteuerung festgelegte Verdrängung oder die durch die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung festgelegte Verdrängung gewählt wird.The applicant of the present application has proposed an apparatus in which the engine speed is controlled in accordance with the amount of operation of the accelerator pedal 6a in the working operation, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-234364. The following problem occurs when this apparatus is used together with the hydraulic control system shown in Fig. 11 in which the displacement is controlled by selecting either the displacement set by the load sensing control or the displacement set by the input torque limiting control.
In der Lastmeßsteuerung, bei der der Differenzdruck an den vorderen und hinteren Stufen des Steuerventils 2 oder 20 auf einen konstanten Wert festgelegt ist, wird, falls die Öffnungsfläche des Steuerventils 2, d.h. der Hub des Bedienhebeis, konstant ist, die Verdrängung der Hydropumpe 1 automatisch vermindert, so daß das Ansteigen des Differenzdrucks, wie oben beschrieben, verhindert wird, auch wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 27 erhöht und somit der abgegebene Pumpendurchsatz erhöht wird, sie wird hingegen erhöht, um so den Abfall des Differenzdrucks zu vermeiden, auch wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 27 vermindert und somit die Pumpendurchsatzrate vermindert wird. Daher bleibt beim Arbeitsbetrieb, wenn die Lastmeßsteuerung mit der Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des Fahrpedals 6a ausgeführt wird, durch welches keine Einstellung der Öffnungsfläche des Steuerventils 2 ausgeführt wird, der Pumpenabgabedurchsatz konstant, auch wenn die Kraftmaschinendrehzahl verringert wird, und die Antriebsgeschwindigkeit des vorderen Vorsatzgeräts (beispielsweise Ausleger) wird nicht verändert, wodurch beim Arbeitsbetrieb der Wirkungsgrad niedrig ist. Die Geschwindigkeit der vorderen Betätigungseinrichtung kann über die Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl in einem Zustand gesteuert werden, bei dem ein Differenzdruck, welcher zuvor festgelegt ist, nicht auftritt, auch wenn der Tiltwinkel der Hydropumpe auf den Maximalwert erhöht ist, oder falls ein Solldurchsatz einen Drehmomentbegrenzungsdurchsatz übersteigt (in einem Sättigungszustand).In the load sensing control in which the differential pressure at the front and rear stages of the control valve 2 or 20 is fixed to a constant value, if the opening area of the control valve 2, i.e., the stroke of the operating lever, is constant, the displacement of the hydraulic pump 1 is automatically reduced so as to prevent the increase of the differential pressure as described above even if the rotational speed of the engine 27 is increased and thus the pump output rate is increased, but it is increased so as to prevent the drop of the differential pressure even if the rotational speed of the engine 27 is decreased and thus the pump output rate is decreased. Therefore, in the working operation, when the load sensing control is carried out with the control of the engine speed using the accelerator pedal 6a, by which no adjustment of the opening area of the control valve 2 is carried out, the pump discharge flow rate remains constant even if the engine speed is reduced, and the driving speed of the front attachment (for example, boom) is not changed, whereby the efficiency in the working operation is low. The speed of the front actuator can be controlled by the control of the engine speed in a state where a differential pressure which is set in advance does not occur even if the tilt angle of the hydraulic pump is increased to the maximum value or if a target flow rate exceeds a torque limiting flow rate (in a saturation state).
Ein Ziel dieser Eifindung ist, die bekannte Anlage zu verbessern und eine hydraulische Steueranlage für eine hydraulische Baumaschine zu liefern, in welcher ein Sollwert einer Verdrängung einer Pumpe, der auf einer Lastmeßsteuerung basiert, und einem Sollwert der Verdrängung der Pumpe, der auf einer Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung basiert, nicht gleichbleibend gewählt sind, wobei insbesondere der Sollwert der Verdrängung der Pumpe, der auf der Lastmeßsteuerung basiert, begrenzt ist, und der gewählte Sollwert sich zwischen Fällen unterscheidet, in denen eine Begrenzung auferlegt ist und in denen keine Begrenzung auferlegt ist, sogar für den gleichen Betriebszustand.An object of this invention is to improve the known system and to provide a hydraulic control system for a hydraulic construction machine in which a setpoint value of a displacement of a pump based on a load measuring control and a setpoint value of the displacement of the pump based on an input torque limiting control are not selected to be constant, in particular the setpoint value of the displacement of the pump based on the load sensing control is limited, and the selected setpoint differs between cases where a limitation is imposed and those where no limitation is imposed, even for the same operating condition.
Die Erfindung liefert zu diesem Zweck eine Anlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die hydraulische Steueranlage weiter eine Begrenzungseinrichtung enthält, mit der einem Signal, das die von der ersten Bestimmungseinrichtung bestimmte und ausgegebene Sollverdrängung anzeigt, eine Begrenzung auferlegt werden kann, wobei die Begrenzungseinrichtung folgendes enthält: eine Begrenzungssignal-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Begrenzungssignals, das einen Wert angibt, der größer ist als der Minimalwert der von der ersten Bestimmungseinrichtung ausgegebenen ersten Sollverdrängung, eine Maximalwert-Auswahleinrichtung zum Vergleichen des durch das Begrenzungssignal angegebenen Wertes mit der von der ersten Bestimmungseinrichtung ausgegebenen ersten Sollverdrängung und zum Auswählen und Ausgeben des größeren dieser Werte und eine Begrenzungsoperationsanweisungssignal-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines einen Begrenzungsvorgang anweisenden Signals, welches den Betrieb der Begrenzungssignal-Ausgabeeinrichtung veranlaßt, und wobei die Verdrängung so gesteuert wird, daß sie so groß wie die kleinere der von der Maximalwert-Auswahleinrichtung ausgewählten Sollverdrängung und der zweüen Sollverdrängung ist.The invention provides for this purpose a system according to the preamble of claim 1, which is characterized in that the hydraulic control system further includes a limiting device with which a limit can be imposed on a signal indicative of the target displacement determined and output by the first determining device, the limiting device including: a limit signal output device for outputting a limit signal indicating a value which is greater than the minimum value of the first target displacement output by the first determining device, a maximum value selection device for comparing the value indicated by the limit signal with the first target displacement output by the first determining device and for selecting and outputting the larger of these values, and a limit operation instruction signal output device for outputting a signal instructing a limit operation which causes the operation of the limit signal output device, and the displacement is controlled so that that it is as large as the smaller of the target displacement selected by the maximum value selection device and the second target displacement.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform liefert die Erfindung eine Anlage gemäß dem Oberbegriffvon Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steueranlage weiter eine Begrenzungseinrichtung enthält, mit der einem Signal, das die von der ersten Bestimmungseinrichtung bestimmte und ausgegebene erste Sollverdrängimg angibt, eine Begrenzung auferlegt werden kann, wobei die Begrenzungseinrichtung folgendes enthält: eine Mimmalwert-Auswahleinrichtung, um aus der von der ersten Bestimmungseinrichtung ausgegebenen ersten Sollverdrängung und der von der zweiten Bestimmungseinrichtung ausgegebenen zweiten Sollverdrängung die kleinere auszuwählen, eine Auswahleinrichtung zum Auswählen der von der Minimalwert-Auswahleinrichtung ausgewählten Sollverdrängung oder der zweiten Sollverdrängung, und eine Auswahlanweisungs Signalausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines eine Auswahl anweisenden Signals, welches anweist, die Ausgangsgröße der Minimalwert-Auswähleinrichtung oder der zweiten Sollverdrängung als Sollverdrängung zu wählen, die in der Auswähleinrichtung zu wählen ist.According to a second embodiment, the invention provides a system according to the preamble of claim 10, characterized in that the hydraulic control system further includes a limiting device with which a limit can be imposed on a signal indicating the first target displacement determined and output by the first determining device, the limiting device including: a minimum value selection device for selecting the smaller of the first target displacement output by the first determining device and the second target displacement output by the second determining device, a selection device for selecting the target displacement selected by the minimum value selection device or the second target displacement, and a selection instruction signal output device for outputting a selection instruction signal which instructs the output variable the minimum value selection device or the second target displacement as the target displacement to be selected in the selection device.
Die Anlage nach Anspruch 1 in anwendbar auf eine hydraulische Baumaschine mit: einer von einer Kraftmaschine angetriebenen verstellbaren Hydropumpe; einer ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung, welche durch von der Hydropumpe abgegebenes Öl angetrieben wird; einem ersten Steuerventil, das zwischen der Hydropumpe und der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung vorgesehen ist und dazu dient, die Zuhr von Drucköl zur ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung zu steuern; einer ersten Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer ersten Sollverdrängung, um einen Abgabedruck der Hydropumpe durch einen vorbestimmten Sollwert auf einen Wert oberhalb eines Lastdrucks der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung zu haken, eine zweite Bestimmungsennichtung zur Bestimmung einer zweiten Sollverdrängung, durch welche ein Eingangsdrehmoment, basierend auf dem Abgab edruck der Hydropumpe, begrenzt wird; und einer Verdrängungssteuereinrichtung zum Steuern der Verdrängung der Hydropumpe, derart, daß die Verdrängung der ersten und/oder der zweiten Sollverdrängung gleicht.The system according to claim 1 is applicable to a hydraulic construction machine comprising: a variable displacement hydraulic pump driven by an engine; a first hydraulic actuator driven by oil discharged from the hydraulic pump; a first control valve provided between the hydraulic pump and the first hydraulic actuator and serving to control the supply of pressurized oil to the first hydraulic actuator; a first determining device for determining a first target displacement for setting a discharge pressure of the hydraulic pump by a predetermined target value to a value above a load pressure of the first hydraulic actuator, a second determining device for determining a second target displacement by which an input torque is limited based on the discharge pressure of the hydraulic pump; and a displacement control device for controlling the displacement of the hydraulic pump such that the displacement is equal to the first and/or the second target displacement.
Das oben angegebene Ziel wird erreicht, indem eine Steuereinrichtung vorgesehen wird, mit der einem Signal, das die von der ersten Bestimmungseinrichtung bestimmte und ausgegebene erste Sollverdrängung darstellt, eine Begrenzung auferlegt werden kann.The above-mentioned object is achieved by providing a control device with which a limitation can be imposed on a signal representing the first target displacement determined by the first determining device and output.
Die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe wird so gesteuert, daß sie der durch die erste Bestimmungseinrichtung bestimmten Sollverdrängung oder der durch die zweite Bestimmungseinrichtung bestimmten Sollverdrängung gleicht. Über einen Modus der Steuereinrichtung wird die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe so gesteuert, daß sie einem Wert gleicht, der erzielt wird, indem der ersten Sollverdrängung die Begrenzung auferlegt wird, oder wird so gesteuert, daß sie der zweiten Sollverdrängung gleicht, und zwar zu allen Zeiten ohne Wirkung der ersten Sollverdrängung.The displacement of the variable displacement hydraulic pump is controlled to equal the target displacement determined by the first determining means or the target displacement determined by the second determining means. Through a mode of the control means, the displacement of the variable displacement hydraulic pump is controlled to equal a value achieved by imposing the limitation on the first target displacement or is controlled to equal the second target displacement at all times without the effect of the first target displacement.
Die Steuereinrichtung beinhaltet: eine Begrenzungssignal-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Begrenzungssignals, das einen Wert angibt, der größer ist als der Minimalwert der von der ersten Bestimmungseinrichtung ausgegebenen ersten Sollverdrängung, eine Maximalwert-Auswahleinrichtung zum Vergleichen des durch das Begrenzungssignal angegebenen Wertes mit der von der ersten Bestimmungseinrichtung ausgegebenen ersten Sollverdrängung und zum Auswählen und Ausgeben des größeren dieser Werte und eine Begrenzungsoperationsanweisungssignal-Ausgabeeinrichtwig zum Ausgeben eines einen Begrenzungsvorgang anweisenden Signals, welches den Betrieb der Begrenzungssignal-Ausgabeeinrichtung durch einen Eingriff des Bedieners veranlaßt, und wobei die Verdrängung so gesteuert wird, daß sie so groß wie die kleinere der von der Maximalwert-Auswahleinrichtung ausgewählten Sollverdrängung und der zweiten Sollverdrängung ist.The control device includes: a limit signal output device for outputting a limit signal indicating a value which is larger than the minimum value of the first target displacement output by the first determining device, a maximum value selection device for comparing the value indicated by the limit signal with the first target displacement output by the first determining device and for selecting and outputting the larger of these values and a limit operation instructing signal output means for outputting a limit operation instructing signal which causes the operation of the limit signal output means by an operator's intervention, and wherein the displacement is controlled to be as large as the smaller of the target displacement selected by the maximum value selecting means and the second target displacement.
Beispielsweise ist, wenn das erste Steuerventil in einer)neutralen Position ist und die hydraulische Betätigungseinrichtung gestoppt ist, die erste Sollverdrängung der Minimalwert und die zweite Sollverdrängung im wesentlichen der Maximalwert. Unter diesen Umständen wird, wenn das Begrenzungsoperations-Anweisungssignal durch einen Eingriff des Bedieners ausgegegeben wird, die Sollverdrängung, welche durch das Begrenzungssignal angegeben ist, durch die Maximalwert-Auswahleinrichtung und die Minimalwert-Auswahleinrichtung gewählt, und die Verdrängung der einstellbaren Hydropumpe wird auf einen Wert festgelegt, der größer als die erste Sollverdrängung, aber kleiner als die zweite Sollverdrängung ist. Daher kann der Abgabedurchsatz der Hydropumpe, weun das erste Steuerventil in der neutralen Position ist (nachfolgend als "Standby-Durchsatz" bezeichnet) und die Zeit, die benötigt wird, damit der Abgabedurchsatz einen geforderten Abgabedurchsatz erreicht, wenn das erste Steuerventil rasch betätigt wird, kann verkürzt werden.For example, when the first control valve is in a neutral position and the hydraulic actuator is stopped, the first target displacement is the minimum value and the second target displacement is substantially the maximum value. Under these circumstances, when the limit operation instruction signal is output by an operator's operation, the target displacement indicated by the limit signal is selected by the maximum value selecting means and the minimum value selecting means, and the displacement of the adjustable hydraulic pump is set to a value larger than the first target displacement but smaller than the second target displacement. Therefore, the discharge flow rate of the hydraulic pump when the first control valve is in the neutral position (hereinafter referred to as "standby flow rate") and the time required for the discharge flow rate to reach a required discharge flow rate when the first control valve is rapidly operated can be shortened.
Gemäß Anspruch 4 weist die Begrenzungsoperationsanweisungssignal- Ausgabeeinrichtung bevorzugt einen Schalter auf, welcher vom Bediener betätigt wird, und die Operation, wie oben beschrieben, kann erreicht werden, indem der ersten Sollverdrängung die Begrenzung auferlegt wird, wenn der Bediener den Schalter mit dieser Absicht betätigt.According to claim 4, the limit operation instruction signal output means preferably comprises a switch which is operated by the operator, and the operation as described above can be achieved by imposing the limitation on the first target displacement when the operator operates the switch with this intention.
Wie beschrieben in Anspruch 5, können mindestens zwei Arten von Begrenzungsoperations-Anweisungssignalen von der Begrenzungsoperations-Anweisungssignalausgabeeinrichtung ausgegeben werden, und eine Sollverdrängung, deren Wert jeder der zwei Arten von Eingangsbegrenzungsoperations-Anweisungssignalen entspricht, kann von der Begrenzungssignal-Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden. Der Standby-Durchsatz kann in Übereinstimmung mit den Arbeitsbedingungen geändert werden.As described in claim 5, at least two kinds of limiting operation instruction signals can be output from the limiting operation instruction signal output means, and a target displacement whose value corresponds to each of the two kinds of input limiting operation instruction signals can be output from the limiting signal output means. The standby throughput can be changed in accordance with the working conditions.
Gemäß Anspruch 6 kann die Begrenzungsoperationsanweisungssignal- Ausgabeeinrichtung so ausgelegt sein, daß sie ein Operationselement zum Ausgeben von mindestens zwei Arten von Begrenzungsoperations-Anweisungssignalen in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Betätigung des Operationselements durch den Bediener beinhaltet.According to claim 6, the limit operation instruction signal output means may be designed to include an operation element for outputting includes at least two kinds of limit operation instruction signals in accordance with the extent of operation of the operating element by the operator.
Anspruch 7 offenbart, daß die hydraulische Baumaschine weiter eine erste Bedieneinrichtung enthält, welche betätigt wird, um die Drehzahl der Antriebsmaschine auf eine willkürliche Drehzahl festzulegen, eine zweite Bedieneinrichtung, welche betätigt wird, um die Drehzahl der Kraftmaschine zu steuen und auf eine anfänglich Niedrigdrehzahlposition zurückgeht, wenn die Bedienkraft zurückgenommen wird, eine Drehzahlsteuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl der Kraftmaschine in Übereinstimmung mit der ersten und zweiten Bedieneinrichtung, eine zweite hydraulische Betätigungseinrichtung, welche durch das von der Hydropumpe abgegebene Öl angetrieben wird, und ein zweites Steuerventil, welches zwischen der Hydropumpe und der zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung vorgesehen ist und dazu dient, das Drucköl zu steuern, welches der zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung zugeführt wird. In diesem Fall wird als Begrenzungsoperationsanweisungssignal-Ausgabeeinrichtung bevorzugt eine Beurteilungseinrichtung zum Ausgeben eines Wahlanweisungssignals verwendet, welches die Wahl der zweiten Sollverdrängung angibt, und zwar basierend auf der Unterscheidung eines Zustands, bei dem die erste hydraulische Betatigungseinrichtung betätigt wird, während die Drehzahl der Kraftmaschine durch die zweite Bedieneinrichtung gesteuert wird.Claim 7 discloses that the hydraulic construction machine further includes a first operating device which is operated to set the speed of the prime mover to an arbitrary speed, a second operating device which is operated to control the speed of the prime mover and returns to an initial low speed position when the operating force is released, a speed control device for controlling the speed of the prime mover in accordance with the first and second operating devices, a second hydraulic operating device which is driven by the oil discharged from the hydraulic pump, and a second control valve which is provided between the hydraulic pump and the second hydraulic operating device and serves to control the pressure oil supplied to the second hydraulic operating device. In this case, as the limit operation instruction signal output means, it is preferable to use a judging means for outputting a selection instruction signal indicating the selection of the second target displacement based on the discrimination of a state in which the first hydraulic operating means is operated while the rotational speed of the engine is controlled by the second operating means.
Gemäß Anspruch 8 kann die erste Bestimmungseinrichtung ein bekanntes Lastmeßsteuersystem zum Erfassen einer Druckdifferenz zwischen dem Druck einer Verbindungsleitung des ersten Steuerventils mit der Hydropumpe und dem Druck einer Verbindungsleitung des ersten Steuerventils mit der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung aufweisen, um eine Abweichung zwischen einer vorbestimmten Solldruckdifferenz und der erfaßten Druckdifferenz zu berechnen, und die erste Sollverdrängung, basierend auf der derart berechneten Abweichung, zu berechnen.According to claim 8, the first determining means may comprise a known load measuring control system for detecting a pressure difference between the pressure of a connection line of the first control valve with the hydraulic pump and the pressure of a connection line of the first control valve with the first hydraulic actuator, to calculate a deviation between a predetermined target pressure difference and the detected pressure difference, and to calculate the first target displacement based on the deviation thus calculated.
Gemäß Anspruch 9 kann die zweite Bestimmungseinrichtung ein bekanntes Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuersystem zum Erfassen einer Abweichung zwischen einer tatsächlichen Drehzahl eines als Antriebsmaschine dienenden Dieselmotors und einer durch die Position des Reglerhebels des Dieselmotors angezeigten Drehzahl, zum Berechnen, basierend auf der erfaßten Abweichung, eines Solldrehmoments, mit dem der Dieselmotor keinem Abwürgen unterliegt, und zum Erfassen des Abgabedrucks der verstellbaren Hydropumpe, um die zweite Sollverdrängung, basierend auf dem Kehrwert des erfaßten Abgabedrucks und dem Solldrehmoment, zu berechnen.According to claim 9, the second determining means may be a known input torque limiting control system for detecting a deviation between an actual rotational speed of a diesel engine serving as a prime mover and a rotational speed indicated by the position of the governor lever of the diesel engine, for calculating, based on the detected deviation, a target torque at which the diesel engine is not subject to stalling and for detecting the discharge pressure of the variable hydraulic pump in order to calculate the second target displacement based on the reciprocal of the detected discharge pressure and the target torque.
Die hydraulische Steueranlage nach Anspruch 10 steuert für gewöhnlich die Verdrängung so, daß sie gleich dem Minimalwert von der ersten und zweiten Sollverdrängung ist, und wenn das Anweisungsausgabesignal ausgegeben wird, wird die Verdrängung so gesteuert, daß sie gleich der zweiten Sollverdrängung ist, ungeachtet der ersten Sollverdrängung. Daher kann das Betriebsgefühl verbessert werden, indem ein Auswahlanweisungssignal bei Betriebsbedingungen ausgegeben wird, bei denen die Steuerung der Verdrängung unter Verwendung des Eingangsdrehmomentbegrenzungswerts stärker zu bevorzugen ist als die Steuerung der Verdrängung unter Verwendung des Lastmeßsteuerwerts.The hydraulic control system according to claim 10 usually controls the displacement to be equal to the minimum value of the first and second target displacements, and when the instruction output signal is output, the displacement is controlled to be equal to the second target displacement regardless of the first target displacement. Therefore, the operating feeling can be improved by outputting a selection instruction signal under operating conditions in which the control of the displacement using the input torque limiting value is more preferable than the control of the displacement using the load measurement control value.
(11) Diese Erfindung ist ebenso anwendbar auf eine hydraulische Steueranlage für eine hydraulische Baumaschine mit: einer ersten Bedieneinrichtung, welche bedient wird, um die Drehzahl der Antriebsmaschine auf eine willkürliche Drehzahl festzulegen, eine zweite Bedieneinrichtung, welche bedient wird, um die Drehzahl der Antriebsmaschine zu steuern und die in eine Anfangsposition niedriger Drehzahl zurückgeht, wenn die Bedienkraft zurückgenommen wird, einer Drehzahlsteuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl der Antriebsmaschine in Übereinstimmung mit der ersten und zweiten Bedieneinrichtung, einer verstellbaren Hydropumpe, welche durch die Antriebsmaschine angetrieben wird, einer ersten hydraulischen Betatigungserurichtung, welche durch das von der Hydropumpe abgegebene Öl angetrieben wird, einer zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung, welche durch das von der Hydropumpe abgegebene Öl angetrieben wird, einem ersten Steuerventil, welches zwischen der Hydropumpe und ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung vorgesehen ist und dazu dient, der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung zugeführtes Drucköl zu steuern, einem zweiten Steuerventil, welches zwischen der Hydropumpe und der zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung vorgesehen ist und dazu dient, der zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung zugeführtes Drucköl zu steuern, einer ersten Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer ersten Sollverdrängung, um den von der Hydropumpe abgegebenen Druck auf einem Wert zu halten, der um einen vorbestimmten Sollwert über dem Lastdruck der ersten und zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung liegt, einer zweiten Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer zweiten Sollverdrängung, um ein Eingangsdrehmoment basierend auf dem von der Hydropumpe abgegebenen Druck zu begrenzen, eine Verdrängungssteuereinrichtung zum Steuern der Verdrängung der Hydropumpe, so daß die Verdrängung zumindest gleich der ersten und zweiten Sollverdrängung ist.(11) This invention is also applicable to a hydraulic control system for a hydraulic construction machine comprising: a first operating device which is operated to set the rotational speed of the prime mover to an arbitrary rotational speed, a second operating device which is operated to control the rotational speed of the prime mover and which returns to an initial low-speed position when the operating force is released, a rotational speed control device for controlling the rotational speed of the prime mover in accordance with the first and second operating devices, an adjustable hydraulic pump which is driven by the prime mover, a first hydraulic actuating device which is driven by the oil discharged from the hydraulic pump, a second hydraulic actuating device which is driven by the oil discharged from the hydraulic pump, a first control valve which is provided between the hydraulic pump and the first hydraulic actuating device and serves to control pressure oil supplied to the first hydraulic actuating device, a second control valve which is provided between the hydraulic pump and the second hydraulic actuating device and serves to control pressure oil supplied to the second hydraulic actuating device, a first Determining means for determining a first target displacement to maintain the pressure delivered by the hydraulic pump at a value which is a predetermined target value above the load pressure of the first and second hydraulic Actuating means, a second determining means for determining a second target displacement to limit an input torque based on the pressure output from the hydraulic pump, a displacement control means for controlling the displacement of the hydraulic pump so that the displacement is at least equal to the first and second target displacements.
Zusätzlich weist die hydraulische Steueranlage weiter eine Beurteilungseinrichtung zum Ausgeben eines Entscheidungssignals basierend auf der Unterscheidung eines Zustands auf, bei dem die erste hydraulische Betätigungseinrichtung betätigt wird, während die Drehzahl der Antriebsmaschine durch die zweite Bedieneinrichtung gesteuert wird. Das obige Ziel kann erreicht werden, indem die hydraulische Steueranlage derart aufgebaut wird, daß, wenn das Unterscheidungssignal ausgegeben wird, die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe so gesteuert wird, daß sie gleich der zweiten Sollverdrängung ist, ungeachtet des Wertes der ersten Sollverdrängung.In addition, the hydraulic control system further comprises a judging means for outputting a decision signal based on the discrimination of a state in which the first hydraulic operating means is operated while the rotational speed of the engine is controlled by the second operating means. The above object can be achieved by structuring the hydraulic control system such that, when the discrimination signal is outputted, the displacement of the variable displacement hydraulic pump is controlled to be equal to the second target displacement regardless of the value of the first target displacement.
Wenn unterschieden wird, daß die erste hydraulische Betätigungseinrichtung betrieben wird, wobei die Drehzahl der Antriebsmaschine durch die zweite Bedieneinrichtung gesteuert wird, wird die Verdrängung der verstellbaren Hydropumpe so gesteuert, daß sie gleich der zweiten Sollverdrängung ist. Bei der hydraulischen Steueranlage zum Ausführen der Lastmeß steuerung und der Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung, wird, beispielsweise wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine, während des Arbeitsbetriebs, anders als beim Fahrbetrieb, in Übereinstimmung mit einem Betätigungsausmaß des Fahrpedals gesteuert wird, die Verdrängung der verstellbaren Pumpe zwangsweise durch die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung gesteuert. Daher kann die Betriebsgeschwindigkeit des vorderen Vorsatzgerätes, wie beispielsweise ein Ausleger, reagierend auf die Pedalbetätigung über die Steuerung der Drehzahl der Antriebsmaschine gesteuert werden, indem das Fahrpedal beim Arbeitsbetrieb betätigt wird, und somit kann die Betriebsleistung verbessert werden.When it is discriminated that the first hydraulic operating device is operated with the rotational speed of the prime mover being controlled by the second operating device, the displacement of the variable displacement hydraulic pump is controlled to be equal to the second target displacement. In the hydraulic control system for carrying out the load sensing control and the input torque limiting control in accordance with an operating condition, for example, when the rotational speed of the prime mover is controlled in accordance with an operating amount of the accelerator pedal during the working operation other than during the traveling operation, the displacement of the variable displacement pump is forcibly controlled by the input torque limiting control. Therefore, the operating speed of the front attachment such as a boom can be controlled in response to the pedal operation through the control of the rotational speed of the prime mover by operating the accelerator pedal during the working operation, and thus the operating performance can be improved.
(12) Die hydraulische Steueranlage weist bevorzugt weiter auf eme Minimalwertauswahleinrichtung zum Auswählen der kleineren von der ersten und der zweiten Sollverdrängung, und eine Schalteinrichtung zum Ausgeben der von der Minimalwertauswahleinrichtung gewählten Sollverdrängung, wenn kein Entscheidungssignal ausgegeben wird, und zum Ausgeben der zweiten Sollverdrängung, wenn das Entscheidungssignal ausgegeben wird.(12) The hydraulic control system preferably further comprises a minimum value selection device for selecting the smaller of the first and second target displacements, and a switching device for outputting the target displacement selected by the minimum value selection device when no decision signal is output and for outputting the second target displacement when the decision signal is output.
(13) Die hydraulische Steueranlage kann aufweisen: eine Begrenzungssignalausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Begrenzungssignales, welches einen Wert angibt, der größer als der Minimalwert der ersten Sollverdrängung ist, eine Maximalwertauswahleinrichtung zum Vergleichen des Wertes des Begrenzungssignales und der ersten Sollverdrängung, um einen größeren von diesen auszuwählen, und zum Ausgeben des gewählten Wertes, eine Minimalwertauswahleinrichtung zum Auswählen der kleineren von der Sollverdrängungsausgansggröße von der Minimalwertauswahleinrichtung und der zweiten Sollverdrängung, und eine Begrenzungsoperationsanweisungssignal- Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben des Begrenzungsoperationsanweisungssignals zum Betätigen der Begrenzungssignalausgabeeinrichtung durch einen Eingriff des Bedieners.(13) The hydraulic control system may comprise: limit signal output means for outputting a limit signal indicating a value larger than the minimum value of the first target displacement, maximum value selection means for comparing the value of the limit signal and the first target displacement to select a larger one of them and outputting the selected value, minimum value selection means for selecting the smaller of the target displacement output from the minimum value selection means and the second target displacement, and limit operation instruction signal output means for outputting the limit operation instruction signal for operating the limit signal output means by an operation of the operator.
(14) Die erste hydraulische Betätigungseinrichtung kann einen Hydraulikzylinder für ein vorderes Vorsatzgerät aufweisen, die zweite hydraulische Betätigungseinrichtung kann einen Hydromotor für den Fahrzeugvortrieb autweisen, die erste Bedieneinrichtung kann ein Handbedienelement aufweisen, und die zweite Bedieneinrichtung kann ein Bedienelement vom Pedaltyp aufweisen.(14) The first hydraulic actuating device may comprise a hydraulic cylinder for a front attachment, the second hydraulic actuating device may comprise a hydraulic motor for vehicle propulsion, the first operating device may comprise a hand control element, and the second operating device may comprise a pedal-type control element.
(15) Als Handbedienelement wird bevorzugt ein Gashebel zum Einstellen der Drehzahl der Antriebsmaschine in Übereinstimmung mit der Bedienposition von dieser verwendet, und als Bedienelement vom Pedaltyp wird bevorzugt ein Fahrpedal verwendet, mit dem die Öffnungsfläche des zweiten Steuerventils in Übereinstimmung mit dem Betätigungsausmaß von diesem eingestellt werden kann.(15) As the manual operating member, it is preferable to use an accelerator lever for adjusting the rotational speed of the engine in accordance with the operating position thereof, and as the pedal type operating member, it is preferable to use an accelerator pedal with which the opening area of the second control valve can be adjusted in accordance with the operating amount thereof.
Gemaß dieser Erfindung wird, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine durch Bedienen des Gashabels gesteuert wird, die Lastmeßsteuerung oder die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung in Übereinstimmung mit der Betriebsbedingung ausgeführt. Andererseits wird, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine durch Bedienen des Fahrpedals beim Arbeitsbetrieb gesteuert wird, die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung zwangsweise ausgeführt. Daher ändert sich, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine durch die Bedienung des Fahrpedals beim Arbeitsbetrieb gesteuert wird, der Pumpendurchsatz in Übereinstimmung mit der Bedienung des Fahrpedals, und das vordere Vorsatzgerät, wie beispielsweise der Ausleger, kann auf eine gewünschten Geschwindigkeit gesteuert werden.According to this invention, when the rotation speed of the prime mover is controlled by operating the accelerator, the load sensing control or the input torque limiting control is carried out in accordance with the operating condition. On the other hand, when the rotation speed of the prime mover is controlled by operating the accelerator pedal in the working operation, the input torque limiting control is forcibly carried out. Therefore, when the rotation speed of the prime mover is controlled by operating the accelerator pedal in the working operation, the pump flow rate changes in accordance with the operation of the accelerator pedal, and the front attachment such as the boom can be controlled to a desired speed.
(16) Wenn die hydraulische Steueranlage weiter eine Sperreinrichtung zum Sperren des Antreibens der hydraulischen Betätigungseüirichtung aufweist, besteht, wenn das Entscheidungssignal ausgegeben wird, keine Gefahr, daß sich der hydraulische Radbagger oder dergleichen beim Arbeitsbetrieb unbeabsichtigt bewegt, so daß ein sehr zu bevorzugender Vorteil erzielt werden kann.(16) If the hydraulic control system further comprises a locking device for locking the drive of the hydraulic actuating device, if the decision signal is issued, there is no danger of the hydraulic wheel excavator or the like moving unintentionally during operation, so that a very preferable advantage can be achieved.
(17) Die Drehzahlsteuereinrichtung kann beinhalten: eine erste Solldrehzahleinstelleinrichtung zum Einstellen einer ersten Solldrehzahl der Antriebsmaschine in Übereinstimmung mit dem Betätigungsausmaß der ersten Bedieneinrichtung, eine zweite Solldrehzahleinstelleinrichtung zum Einstellen einer zweiten Solldrehzahl der Antriebsmaschine in Übereinstimmung mit dem Betätigungsausmaß der zweiten Bedieneinrichtung, eine Auswahleinrichtung zum Auswählen einer größeren von der ersten und der zweiten Solldrehzahl der Antriebsmaschine, und eine Drehzahlerhöhungs/-verminderungseinrichtung zum Erhöhen oder Vermindern der Drehzahl der Antriebsmaschine, so daß sie gleich der gewählten Solldrehzahl ist.(17) The speed control means may include: first target speed setting means for setting a first target speed of the engine in accordance with the operation amount of the first operating means, second target speed setting means for setting a second target speed of the engine in accordance with the operation amount of the second operating means, selection means for selecting a larger one of the first and second target speeds of the engine, and speed increasing/decreasing means for increasing or decreasing the speed of the engine so as to be equal to the selected target speed.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Pumpensteuersystem für eine hydraulische Steueranlage gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.Fig. 1 is a block diagram showing a pump control system for a hydraulic control system according to a first embodiment of this invention.
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches den Gesamtaufbau der hydraulischen Steueranlage zeigt.Fig. 2 is a diagram showing the overall structure of the hydraulic control system.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 2.Fig. 3 is an enlarged view of a portion of Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Pumpensteuersystem für eine hydraulische Steueranlage gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.Fig. 4 is a block diagram showing a pump control system for a hydraulic control system according to a second embodiment of this invention.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Pumpensteuersystem für eine hydraulische Steueranlage gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.Fig. 5 is a block diagram showing a pump control system for a hydraulic control system according to a third embodiment of this invention.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Kraftmaschinensteuersystem zeigt.Fig. 6 is a block diagram showing an engine control system.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm für einen Steuerungsablauf der Kraftmaschinendrehzahl.Fig. 7 is a flowchart for an engine speed control procedure.
Fig. 8 ist ein detailliertes Blockdiagramm, welches einen Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt in den ersten bis dritten Ausführungsformen zeigt.Fig. 8 is a detailed block diagram showing an input torque control section in the first to third embodiments.
Fig. 9 ist ein detailliertes Blockdiagramm, welches den Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt zeigt, um ein Problem zu lösen, das im Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt auftritt.Fig. 9 is a detailed block diagram showing the input torque control section to solve a problem occurring in the input torque control section.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines hydraulischen Radbaggers.Fig. 10 is a side view of a hydraulic wheel excavator.
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches eine herkömmliche hydraulische Steueranlage zeigt.Fig. 11 is a diagram showing a conventional hydraulic control system.
Eine erste Ausführungsform dieser Erfindung wird nachfolgend, bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3, beschrieben.A first embodiment of this invention is described below with reference to Figs. 1 to 3.
Die hydraulische Steueranlage gemäß der ersten Ausführungsform ist derart aufgebaut, daß die Verdrängung für gewöhnlich so gesteuert wird, daß sie auf dem kleineren Wert von einer in einem Lastmeßsteuersystem berechneten ersten Sollverdrängung und einer in einem Eingangsdrehmomentbegrenzungs-Steuersystem berechneten zweiten Sollverdrängung festgelegt wird, und wenn eine höhere Ansprechgeschwindigkeit gefordert ist, wird der ersten Sollverdrängung eine Begrenzung auferlegt, um einen Standby-Durchsatz zu erhöhen, und dann wird die Verdrängung so gesteuert, daß sie auf einem kleineren von einem Grenzwert, der größer als die erste Sollverdrängung und die zweite Sollverdrängung ist, gesteuert wird.The hydraulic control system according to the first embodiment is constructed such that the displacement is usually controlled to be set at the smaller of a first target displacement calculated in a load measuring control system and a second target displacement calculated in an input torque limiting control system, and when a higher response speed is required, a limit is imposed on the first target displacement to increase a standby flow rate, and then the displacement is controlled to be set at a smaller of a limit value larger than the first target displacement and the second target displacement.
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches den Gesamtaufbau einer hydraulischen Steueranlage für einen hydraulischen Radbagger zeigt, auf welchen diese Erfindung angewendet wird, und Fig. 3 ist ein vergrößertes Diagramm von einem Teil der Steueranlage. Gleiche Elemente wie in Fig. 11 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und der Unterschied zwischen diesen wird in der Hauptsache beschrieben.Fig. 2 is a diagram showing the overall structure of a hydraulic control system for a hydraulic wheel excavator to which this invention is applied, and Fig. 3 is an enlarged diagram of a part of the control system. The same elements as in Fig. 11 are designated by the same reference numerals, and the difference between them will be mainly described.
In dieser Ausführungsform wird ein Tiltwinkel der einstellbaren Hydropumpe 1, d.h. die Verdrängung von dieser durch eine Tiltwinkel-Steuereinrichtung 40 gesteuert. Die Tiltwinkel-Steuereinrichtung 40 weist auf: eine durch eine Kraftmaschine 27 angetriebene Hydropumpe 41, ein Paar von magnetbetätigten Ventilen 42 und 43, und einen Stellzylinder 44, dessen Kolbenposition durch Drucköl von der Hydropumpe 41 in Übereinstimmung mit einer Schaltoperation der magnetbetätigten Ventile 42 und 43 gesteuert wird. Der Tiltwinkel der Hydropumpe 1 wird in Übereinstimmung mit der Kolbenposition des Stellzylinders 44 gesteuert. Die Schaltoperation des Paars von magnetbetatigten Ventilen 42 und 43 wird durch eine Steuereinrichtung 50 gesteuert, die in der Hauptsache einen Mikrocomputer aufweist.In this embodiment, a tilt angle of the adjustable hydraulic pump 1, i.e., the displacement thereof is controlled by a tilt angle controller 40. The tilt angle controller 40 comprises: a hydraulic pump 41 driven by an engine 27, a pair of solenoid-operated valves 42 and 43, and an actuator cylinder 44 whose piston position is controlled by pressure oil from the hydraulic pump 41 in accordance with a switching operation of the solenoid-operated valves 42 and 43. The tilt angle of the hydraulic pump 1 is controlled in accordance with the piston position of the actuator cylinder 44. The switching operation of the pair of solenoid-operated valves 42 and 43 is controlled by a controller 50, which mainly comprises a microcomputer.
Ein Vorwärts/Rückwärts-Fahrschaltventil 8A weist ein Ventil vom magnetbetätigten Typ auf und wird von einer N-Position in eine F-Position oder R-Position geschaltet, wenn ein Vorwärts/Rückwärts-Fahrschalter SW1 an einer Fahrtafel von einer N-Position in eine F-Position oder eine R-Position geschaltet wird. Ein Steuerventil 20A für "arbeiten" weist ein Ventil vom Servotyp auf, und die Verschieberichtung und Hubgröße werden durch einen von einem Druckminderventil in Übereinstimmung mit dem Betätigungsausmaß eines Bedienhebels 58 ausgegebenen Servodruck gesteuert.A forward/reverse travel switching valve 8A comprises a solenoid-operated type valve and is switched from an N position to an F position or R position when a forward/reverse travel switch SW1 on a travel panel is switched from an N position to an F position or an R position. A control valve 20A for "work" comprises a servo type valve, and the displacement direction and stroke amount are controlled by a servo pressure output from a pressure reducing valve in accordance with the operation amount of an operation lever 58.
SW2 stellt einen Bremsschalter dar, und dieser wird beim "Arbeiten" durch einen Eingriff des Bedieners angeschaltet, hingegen beim "Fahren" des Fahrzeugs abgeschaltet. SW3 stellt einen Ansprechgeschwindigkeit-Wahlschalter dar, und dieser wird angeschaltet, wenn ein schneller Modus festgesetzt ist, um den später beschriebenen Standby-Durchsatz zu erhöhen, ist hingegen abgeschaltet, wenn em normaler Modus festgesetzt ist, mit Rücksicht auf Kraftstoffverbrauch und Lärmentwicklung. Die Ausgangssignale von diesen Schaltern SW2 und SW3 werden beider der Steuereinrichtung 50 zugeführt.SW2 represents a brake switch and is turned on when "working" by an operator's intervention, but is turned off when the vehicle is "driving". SW3 represents a response speed selector switch and is turned on when a fast mode is set to increase the standby throughput described later, but is turned off when a normal mode is set to take fuel consumption and noise into consideration. The output signals from these switches SW2 and SW3 are both supplied to the controller 50.
Anders als beim in Fig. 11 gezeigten Stand der Technik wird in dieser Ausführungsform eine Betriebsbedingung des Fahrzeugs, wie beispielsweise "Arbeiten" oder "Fahren", elektrisch erfaßt und die Verdrängung der Hydropumpe wird elektrisch gesteuert. In dieser Verbindung wird die Verdrängung der Hydropumpe gesteuert, indem die Signale der Schalter, wie oben beschrieben, und eine Gruppe von Sensoren, wie später beschrieben, der Steuereinrichtung 50 zugeführt werden und verschiedene Berechnungen in der Steuereinrichtung 50 ausgeführt werden, um verschiedene Arten von Betätigungseinrichtungen anzutreiben.Unlike the prior art shown in Fig. 11, in this embodiment, an operating condition of the vehicle such as "working" or "driving" is electrically detected and the displacement of the hydraulic pump is electrically controlled. In this connection, the displacement of the hydraulic pump is controlled by supplying the signals of the switches as described above and a group of sensors as described later to the controller 50 and performing various calculations in the controller 50 to drive various types of actuators.
Bezugszeichen 51 stellt einen Tiltwinkel-Sensor zum Erfassen eines Tiltwinkels θs der Hydropumpe 1, Bezugszeichen 52 einen Drucksensor zum Erfassen eines Abgabedrucks Pp der Hydropumpe 1, Bezugszeichen 53 einen Drehzahlsensor zum Erfassen einer Drehzahl Nr der Kraftmaschine 27, und Bezugszeichen 54 einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks ΔPLS zwischen dem von der Hydropumpe 1 abgegebenen Druck und dem Maximallastdruck der Betätigungseinrichtung (der vom Wechselventil gewählte größere Wert von Lastdrucks des Hydromotors 4 und vom Lastdruck des Hydraulikzylinders 21). Bezugszeichen 55 stellt ein Potentiometer zum Erfassen einer Steuerdrehzahl Nθ auf Basis einer Verdrängungsgröße des Reglerhebels 27b dar, Bezugszeichen 56 stellt einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks Pt des Servoventils 6 in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals 6a dar, und Bezugszeichen 95 einen Druckschalter, welcher angeschaltet ist, wenn ein Arbeitsservodruck Pd oberhalb eines vorbestimmten Werts ist. Das Erfassungsergebnis von jedem Sensor und des An/Auszustands des Druckschalters 95 werden der Steuereinrichtung 50 zugeführt. Bezugszeichen 57 stellt eine Drehzahleinstelleinrichtung zum Anweisen einer Solldrehzahl X in Übereinstimmung mit der manuellen Betätigung des Gashebels 57a dar, und das Anweisungssignal von diesem wird ebenfalls der Steuereinrichtung 50 zugeführt.Reference numeral 51 represents a tilt angle sensor for detecting a tilt angle θs of the hydraulic pump 1, reference numeral 52 represents a pressure sensor for detecting a discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1, reference numeral 53 represents a rotation speed sensor for detecting a rotation speed Nr of the engine 27, and reference numeral 54 represents a differential pressure sensor for detecting a differential pressure ΔPLS between the pressure discharged from the hydraulic pump 1 and the maximum load pressure of the actuator (the larger value of the load pressure of the hydraulic motor 4 and the load pressure of the hydraulic cylinder 21 selected by the shuttle valve). Reference numeral 55 represents a potentiometer for detecting a control rotation speed Nθ based on a displacement amount of the governor lever 27b, reference numeral 56 represents a pressure sensor for detecting a pressure Pt of the servo valve 6 in accordance with the amount of operation of the accelerator pedal 6a, and 95 a pressure switch which is turned on when a working servo pressure Pd is above a predetermined value. The detection result of each sensor and the on/off state of the pressure switch 95 are supplied to the controller 50. Reference numeral 57 represents a speed setting means for instructing a target speed X in accordance with the manual operation of the accelerator lever 57a, and the instruction signal therefrom is also supplied to the controller 50.
Die Steuereinrichtung 50 besitzt eine erste Steuerschaltungseinheit 60, wie in Fig. 1 gezeigt, welche aufweist: einen Lastmeßsteuerabschnitt 61 (nachfolgend als "LS-Steuerabschnitt" bezeichnet) zum Berechnen und Ausgeben einer ersten Sollverdrängung θL, einen Drehmoment-Steuerabschnitt 62 zum Berechnen und Ausgeben einer zweiten Sollverdrängung θA, einen Standby-Durchsatzsteuerabschnitt 63 zum Ausgeben einer dritten Sollverdrängung θO anstatt der ersten Sollverdrängung θL, um den Standby-Durchsatz zu erhöhen, einen Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 zum Auswählen des kleineren von der ersten oder dritten Sollverdrängungseingangsgröße durch den Mnimalwert-Auswahlabschhitt 64 und der zweiten Sollverdrängungseingangsgröße durch den Drehmoment-Steuerabschnitt 62, sowie einen Stellsteuerabschnitt 65 zum Steuern der elektrisch betätigten Ventile 42 und 43 für eine Verdrängungssteuerung, basierend auf der Sollverdrängungseingangsgröße vom Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 und der tatsächlichen Verdrängung.The control device 50 has a first control circuit unit 60 as shown in Fig. 1, which includes: a load measurement control section 61 (hereinafter referred to as "LS control section") for calculating and outputting a first target displacement θL, a torque control section 62 for calculating and outputting a second target displacement θA, a standby flow rate control section 63 for outputting a third target displacement θO instead of the first target displacement θL to increase the standby flow rate, a minimum value selection section 64 for selecting the smaller of the first or third target displacement input by the minimum value selection section 64 and the second target displacement input by the torque control section 62, and an actuation control section 65 for controlling the electrically operated valves 42 and 43. for displacement control based on the target displacement input from the minimum value selection section 64 and the actual displacement.
Der LS-Steuerabschnitt 61 weist auf einen Solldifferenzdruckgenerator 61a zum Ausgeben eines Signals entsprechend einem Solldifferenzdruck ΔPLSR, eine Abweichungsberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Abweichung Δ(PLS) zwischen dem Solldifferenzdruck ΔPLSR und dem vom Differenzdrucksensor 54 erfaßten Differenzdruck Δ (PLS), eine Berechnungseinrichtung 61c zum Berechnen einer Änderung ΔθL des Sollwerts, basierend auf der Abweichung Δ (PLS), und eine Integriereinrichtung 61d zum Integrieren von ΔθL, um die erste Sollverdrängung θL für die Lastmeßsteuerung zu berechnen und den berechneten Wert auszugeben.The LS control section 61 includes a target differential pressure generator 61a for outputting a signal corresponding to a target differential pressure ΔPLSR, a deviation calculation means for calculating a deviation Δ(PLS) between the target differential pressure ΔPLSR and the differential pressure Δ(PLS) detected by the differential pressure sensor 54, a calculation means 61c for calculating a change ΔθL of the target value based on the deviation Δ(PLS), and an integrating means 61d for integrating ΔθL to calculate the first target displacement θL for the load sensing control and outputting the calculated value.
Der Drehmoment-Steuerabschnjtt 62 weist auf eine Abweichungsberechnungseinrichtung 62a zum Berechnen eines Überschußdrehmoments ΔT, basierend auf einer vom Drehzahlsensor 53 erfaßten Kraftmaschinendrehzahl Nr und der Steuerdrehzahl Nθ, die durch das vom Potentiometer 55 erfaßte Verstellausmaß des Reglerhebels repräsentiert ist, eine Solldrehmoment-Berechnungseinrichtung 62b zum Berechnen eines Solldrehmoments Tpo, um ein "Abwürgen" der Kraftmaschine, basierend auf dem Überschußdrehmoment ΔT zu verhindern, eine Kehlwertberechnungseinrichtung 62c zum Berechnen eines vom Drucksensor 52 erfaßten Pumpenabgabedrucks Pp, eine θps-Berechnungseinrichtung 62d zum Berechnen eines Tiltwinkels θps durch Multiplizieren des Solldrehmoments Tpo mit dem Kehrwert 1/Pp, sowie einen Filter 62e, um den Tiltwinkel θps einem Filtern zu unterziehen und welcher als zeitverzögertes Element dient, um eine zweite Sollverdrängung θA für die Eingangsdrehmoment- begrenzungssteuerung auszugeben.The torque control section 62 includes a deviation calculation device 62a for calculating an excess torque ΔT based on an engine speed Nr detected by the speed sensor 53 and the control speed Nθ determined by the adjustment amount of the governor lever, a target torque calculator 62b for calculating a target torque Tpo for preventing engine stalling based on the excess torque ΔT, a throttle value calculator 62c for calculating a pump discharge pressure Pp detected by the pressure sensor 52, a θps calculator 62d for calculating a tilt angle θps by multiplying the target torque Tpo by the reciprocal 1/Pp, and a filter 62e for filtering the tilt angle θps and which serves as a time-delay element to output a second target displacement θA for the input torque limit control.
Der Standby-Durchsatzsteuerabschnitt 63 weist auf: eine Standby-Durchsatzverstelleinheit 63a zum Ausgeben eines Wertes, der einer dritten Sollverdrängung θO entspricht, welche zumindest größer als der in dem LS-Steuerabschnitt 61 berechnete Minimalwert der ersten Sollverdrängung θL ist, einen Schalter 63b, welcher geschlossen wird, um die dritte Sollverdrängung θO auszugeben, wenn der Ansprechgeschwindigkeits-Wahlschalter SW3 angeschaltet ist, und einen Maximalwert-Auswahlabschnitt 63c zum Auswählen und Ausgeben des größeren von der ersten Sollverdrängung θL und der dritten Sollverdrängung θO.The standby flow rate control section 63 includes: a standby flow rate adjusting unit 63a for outputting a value corresponding to a third target displacement θO which is at least larger than the minimum value of the first target displacement θL calculated in the LS control section 61, a switch 63b which is closed to output the third target displacement θO when the response speed selector switch SW3 is turned on, and a maximum value selecting section 63c for selecting and outputting the larger of the first target displacement θL and the third target displacement θO.
Der Maximalwert-Auswahlabschnitt 63c führt die jeweils größere von der ersten Sollverdrängung θL und der dritten Sollverdrängung θO dem Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 zu. Der Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 wählt die jeweils kleinere von der ersten oder dritten Sollverdrängung θL oder eo und der zweiten Sollverdrängung θA aus, um den gewählten Wert dem Stellsteuerabschnitt 65 als Tiltwinkel-Anweisungswert er zuzuführen.The maximum value selection section 63c supplies the larger one of the first target displacement θL and the third target displacement θO to the minimum value selection section 64. The minimum value selection section 64 selects the smaller one of the first or third target displacement θL or eo and the second target displacement θA to supply the selected value to the positioning control section 65 as the tilt angle instruction value er.
Der Stellsteuerab schnitt 65 beinhaltet: eine Abweichungsberechnungseinheit 65a zum Berechnen einer Abweichung zwischen dem gewählten Tiltwinkel-Anweisungswert θr und einem vom Tiltwinkel-Sensor 51 erfaßten Tiltwinkel-Istwert θs, und einen Funktionsgenerator 65b zum Ausgeben eines An-Signals an das magnetisch betätigte Ventil 42 oder 43, wenn θs größer ist als ein Wert eines Unempfindlichkeitsbereiches, und steuert die Tiltwinkel-Steuereinrichtung 40 so, daß der Pumpen-Tiltwinkel θs mit dem Tiltwinkel-Anweisungswert θr zusammenfällt.The positioning control section 65 includes: a deviation calculation unit 65a for calculating a deviation between the selected tilt angle instruction value θr and an actual tilt angle value θs detected by the tilt angle sensor 51, and a function generator 65b for outputting an on signal to the solenoid-operated valve 42 or 43 when θs is larger than a value of a deadband, and controls the tilt angle controller 40 so that the pump tilt angle θs coincides with the tilt angle instruction value θr.
Die Funktionsweise der derart aufgebauten ersten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.The operation of the first embodiment constructed in this way is described below.
Das folgende Verfahren wird im ersten Steuerschaltungsabschnitt 60 der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung 50 ausgeführt.The following process is carried out in the first control circuit section 60 of the control device 50 shown in Fig. 1.
(1) In einem Zustand, in dem der Bedienhebel 58 und das Fahrpedal 6a in einem Nichtbedienzustand sind und jedes der Steuerventile 2 und 20A in ihrer neutralen Position sind, befindet sich, wenn der Ansprechgeschwindigkeitauswahlschalter SW3 in einem Auszustand ist und der normale Modus gewählt ist, ein vom Schalter SW3 ausgegebenes Auswahlsignal SS in einem Niedrigpegelzustand und der Schalter 63b ist geöffnet. Daher wählt der Maximalwert-Auswahlabschnitt 63c den LS-Steuerwert θL vom LS-Steuerabschnitt 61 und gibt diesen aus. Wenn jedes der Steuerventile 2 und 20A in ihrer neutralen Position sind, wird die im LS-Steuerabschnitt 61 berechnete erste Sollverdrangung θL ein Wert θLmin, welcher für die Kraftmaschinendrehzahl zu diesem Zeitpunkt das Minimum ist. Zusätzlich ist der Pumpenabgabedruck Pp der Minimalwert, welcher vom Entlastungsventil 26 festgelegt ist, und die zweite Sollverdrängung, welche durch den Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 62 berechnet wird, wird zum Maximalwert θAmax. Daher wählt der Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 die erste Sollverdrängung θLmin aus, welche der LS-Steuerwert ist, und der Standby-Durchsatz der Hydropumpe 1 wird zu einem relativ geringen Abgabedurchsatz Qs, welcher durch das Produkt aus der ersten Minimalsollverdrängung θLmin und der Kraftmaschinendrehzahl dargestellt ist.(1) In a state where the operation lever 58 and the accelerator pedal 6a are in a non-operation state and each of the control valves 2 and 20A are in their neutral position, when the response speed selection switch SW3 is in an off state and the normal mode is selected, a selection signal SS output from the switch SW3 is in a low level state and the switch 63b is opened. Therefore, the maximum value selection section 63c selects and outputs the LS control value θL from the LS control section 61. When each of the control valves 2 and 20A are in their neutral position, the first target displacement θL calculated in the LS control section 61 becomes a value θLmin which is the minimum for the engine speed at that time. In addition, the pump discharge pressure Pp is the minimum value set by the relief valve 26, and the second target displacement calculated by the input torque control section 62 becomes the maximum value θAmax. Therefore, the minimum value selecting section 64 selects the first target displacement θLmin which is the LS control value, and the standby flow rate of the hydraulic pump 1 becomes a relatively small discharge flow rate Qs which is represented by the product of the first minimum target displacement θLmin and the engine speed.
Wenn der Bediener den Bedienhebel 58 im oben beschriebenen Zustand betätigt, wird die Lastmeßsteuerung ausgeführt, bei welcher der Pumpendruck um einen konstanten Differenzdruck ΔPLSR über einem Lastdruck der hydraulischen Betätigungseinrichtung gehalten wird. Durch diese Steueroperation wird, mit Zunahme der Öffnungsfläche des Steuerventils 20A proportional zum Ausmaß der Betätigung des Bedienhebels 58 zur Erhöhung eines geforderten Abgabedurchsatzes, die Verdrängung der Hydropumpe 1 erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Pumpenabgabedurchsatz mäßig erhöht, da der Standby-Durchsatz relativ gering ist.When the operator operates the operation lever 58 in the above-described state, the load sensing control is carried out in which the pump pressure is kept above a load pressure of the hydraulic actuator by a constant differential pressure ΔPLSR. By this control operation, as the opening area of the control valve 20A increases in proportion to the amount of operation of the operation lever 58 to increase a required discharge flow rate, the displacement of the hydraulic pump 1 is increased. At this time, the pump discharge flow rate is moderately increased since the standby flow rate is relatively small.
Wenn der Lastdruck erhöht wird und die im Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 62 berechnete zweite Sollverdrängung θA kleiner wird als die Solverdrängungsausgangsgröße vom Maximalwert-Auswahlabschnitt 63c, wird die zweite Sollverdrängung θA im Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 gewählt. Daher wird das Eingangsdrehmoment der Hydropumpe 1 so gesteuert, daß es das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 27 nicht übersteigt, und das Auftreten eines "Abwürgens" der Kraftmaschine kann verhindert werden.When the load pressure is increased and the second target displacement θA calculated in the input torque control section 62 becomes smaller than the solve displacement output from the maximum value selection section 63c, the second target displacement θA is selected in the minimum value selection section 64. Therefore, the input torque of the hydraulic pump 1 is controlled to meet the Output torque of the engine does not exceed 27, and the occurrence of engine stalling can be prevented.
(2) In einem Zustand, in dem der Bedienhebel 58 und das Fahrpedal 6a in einem Nichtbetatigungszustand sind und jede der Steuerventile 2 und 20A in ihrer neutralen Position sind, befindet sich, wenn der Ansprechgeschwindigkeitauswahlschalter SW3 in einem An-Zustand ist und der Schnellmodus gewählt ist, das Wahlsignal SS in einem Hochpegel-Zustand und der Schalter 63b ist geschlossen. Daher wird dem Maximalwert-Auswahlabschnitt 63c die dritte Sollverdrängung θO und der LS-Steuerwert θL vom LS-Steuerabschnitt 61 zugeführt. Wenn jedes der Steuerventile 2 und 20A in ihrer neutralen Position sind, wird die im LS-Steuerabschnitt 61 berechnete erste Sollverdrängung θL zu einem Wert θLmin, welcher für die Kraftmaschinendrehzahl zu diesem Zeitpunkt das Minimum ist. Daher wählt, wenn die dritten Sollverdrängung θO auf einen Wert oberhalb θLmin festgelegt ist, der Maximalwert-Auswahlabschnitt 63c notwendigerweise die dritte Sollverdrängung θO zum Nichtbetätigungszeitpunkt des Steuerventils und gibt diese aus.(2) In a state where the operating lever 58 and the accelerator pedal 6a are in a non-operation state and each of the control valves 2 and 20A is in its neutral position, when the response speed selection switch SW3 is in an on state and the fast mode is selected, the selection signal SS is in a high level state and the switch 63b is closed. Therefore, the maximum value selection section 63c is supplied with the third target displacement θO and the LS control value θL from the LS control section 61. When each of the control valves 2 and 20A is in its neutral position, the first target displacement θL calculated in the LS control section 61 becomes a value θLmin which is the minimum for the engine speed at that time. Therefore, when the third target displacement θO is set to a value above θLmin, the maximum value selecting section 63c necessarily selects and outputs the third target displacement θO at the non-operating time of the control valve.
Zusätzlich wird zum Nichtbetätigungszeitpunkt des Steuerventils die im Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 62 berechnete zweite Sollverdrängung zum Maximalwert zum θAmax, wie oben beschrieben. Daher wählt der Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 die dritte Sollverdrängung θO, welche im Standby-Durchsatzsteuerabschnitt 63 festgelegt wird, und der Standby-Durchsatz der Hydropumpe 1 wird ein relativ großer Abgabedurchsatz Qq (> Qs), welche durch das Produkt aus der dritten Sollverdrängung θO und der Kraftmaschinendrehzahl dargestellt ist.In addition, at the non-operating time of the control valve, the second target displacement calculated in the input torque control section 62 becomes the maximum value θAmax as described above. Therefore, the minimum value selection section 64 selects the third target displacement θO set in the standby flow rate control section 63, and the standby flow rate of the hydraulic pump 1 becomes a relatively large discharge flow rate Qq (> Qs) represented by the product of the third target displacement θO and the engine speed.
Wenn der Bediener den Bedienhebel 58 in diesem Zustand betätigt, wird die Lastmeßsteuerungsberechnung, wie oben beschrieben, im LS-Steuerabschnitt 61 ausgeführt, und die Öffnung des Steuerventils 20A wird proportional zum Betätigungsausmaß des Bedienhebels 58 erhöht, um den gewünschten Abgabedurchsatz zu erhöhen. In Übereinstimmung mit der Erhöhung des gewünschten Abgabedurchsatzes wird die erste Sollverdrängung θL erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wird ungeachtet der Betätigung des Bedienhebels 58 die Verdrängung der Hydropumpe 1 auf den dritten Sollverdrängungswert θO festgelegt, bis die erste Sollverdrängung θL größer ist als die dritte Sollverdrängung θO. Daher wird, wenn der schnelle Modus in einer Betriebsbedingung gewählt ist, in welcher der Bedienhebel 58 schnell betätigt wird, wird der Pumpenabgabedurchsatz mit hoher Ansprechgeschwindigkeit auf die Betätigung des Bedienhebels 58 folgend erhöht, da der Standby-Durchsatz relativ groß ist.When the operator operates the operation lever 58 in this state, the load measurement control calculation as described above is carried out in the LS control section 61, and the opening of the control valve 20A is increased in proportion to the operation amount of the operation lever 58 to increase the desired discharge flow rate. In accordance with the increase in the desired discharge flow rate, the first target displacement θL is increased. At this time, regardless of the operation of the operation lever 58, the displacement of the hydraulic pump 1 is fixed to the third target displacement value θO until the first target displacement θL is larger than the third target displacement θO. Therefore, when the fast mode is selected in an operating condition in which the operation lever 58 is operated quickly, the pump discharge flow rate increases with a high response speed following the operation of the operating lever 58 because the standby flow rate is relatively large.
In diesem Zustand wählt, wenn die zweite Sollverdrängung θA größer ist als die dritte Sollverdrängung θO oder die erste Sollverdrängung θL, der Minimalwert-Auswahlabschnitt 64 ebenso die zweite Sollverdrängung θA, und somit wird verhindert, daß das Eingangsdrehmoment der Pumpe das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine übersteigt.In this state, when the second target displacement θA is larger than the third target displacement θO or the first target displacement θL, the minimum value selecting section 64 also selects the second target displacement θA, and thus the input torque of the pump is prevented from exceeding the output torque of the engine.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform, wenn beide Steuerventile 2 und 20A in ihrer neutralen Position sind, die Verdrängung der Hydropumpe 1, d.h. der Standby-Durchsatz durch Bedienen des Ansprechgeschwindigkeitwahlschalters SW3 geändert werden, so daß die Betätigungseinrichtung in Übereinstimmung mit einer Feinbedienung des Bedienelements mäßig betätigt wird, um dadurch die Feinbedienung im normalen Modus zu verbessern, bei dem der Standby-Durchsatz gering ist, hingegen die Betätigungseinrichtung in Übereinstimmung mit der raschen Bedienung des Bedienungselements schnell betätigt wird, um dadurch die Ansprechgeschwindigkeit im schnellen Modus zu verbessern, bei dem der Standby-Durchsatz groß ist.As described above, according to the first embodiment, when both control valves 2 and 20A are in their neutral positions, the displacement of the hydraulic pump 1, i.e., the standby flow rate, can be changed by operating the response speed selector switch SW3 so that the actuator is moderately operated in accordance with a fine operation of the operating member, thereby improving the fine operation in the normal mode in which the standby flow rate is small, whereas the actuator is quickly operated in accordance with the rapid operation of the operating member, thereby improving the response speed in the fast mode in which the standby flow rate is large.
In Fig. 1 wird, wenn die dritte Sollverdrängung θO so festgelegt ist, daß sie größer als der vom Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 62 ausgegebene Maximalwert θAmax ist, die Verdrängung der Pumpe immer durch die Eingangsdrehmoment-Steuerung gesteuert, wenn der Ansprechgeschwindigkeitwahlschalter SW3 angeschaltet ist, hingegen die Verdrängung der Pumpe in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen durch die Lastmeßsteuerung oder die Eingangsdrehmoment-Steuerung gesteuert wird, wenn der Schalter SW ausgeschaltet ist.In Fig. 1, when the third target displacement θO is set to be larger than the maximum value θAmax output from the input torque control section 62, the displacement of the pump is always controlled by the input torque control when the response speed selector switch SW3 is turned on, whereas the displacement of the pump is controlled in accordance with the operating conditions by the load sensing control or the input torque control when the switch SW is turned off.
Der Ansprechgeschwindigkeitwahlschalter SW3 kann einen Druckschalter aufweisen, welcher beispielsweise angeschaltet ist, wenn der Fahr- Servodruck über einem vorbestimmten Wert liegt. Mit diesem Aufbau wird im Fahrbetrieb des Fahrzeugs der Standby-Durchsatz größer und somit kann die Ansprechgeschwindigkeit des Losfahrens des Fahrzeugs verbessert werden. Weiter kann ein Druckschalter, welcher durch den Servodruck zum Steuern von Betätigungseinrichtungen angeschaltet wird, für welche eine andere Ansprechgeschwindigkeit als für die Betätigungseinrichtung für das "Fahren" des Fahrzeugs erforderlich ist, anstelle des Ansprechgeschwindigkeitwahlschalters SW3 vorgesehen sein, und es können sowohl dieser Druckschalter als auch der Ansprechgeschwindigkeitwahlschalter SW3 vorgesehen sein.The response speed selector switch SW3 may comprise a pressure switch which is turned on, for example, when the drive servo pressure is above a predetermined value. With this structure, the standby throughput becomes larger when the vehicle is running, and thus the response speed of starting the vehicle can be improved. Furthermore, a pressure switch which is turned on by the servo pressure for controlling actuators for which a different response speed than that of the actuator for "driving" the vehicle is required may be provided instead of the response speed selector switch SW3, and both This pressure switch as well as the response speed selector switch SW3 must be provided.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform. In der erstem Ausführungsform ist die dritte Sollverdrängung θO zum Ändern des Standby-Durchsatzes ein fester Wert. Jedoch kann in der zweiten Ausführungsform die dritte Sollverdrängung θO in Übereinstimmung mit einem vom Bediener vorgenommenen Betätigungsausmaß eines Bedienelements auf einen beliebigen Wert festgelegt sein.Fig. 4 shows a second embodiment. In the first embodiment, the third target displacement θO for changing the standby flow rate is a fixed value. However, in the second embodiment, the third target displacement θO may be set to an arbitrary value in accordance with an operation amount of an operating member made by the operator.
Der von der ersten Ausführungsform abweichende Punkt wird in der Hauptsache nachfolgend beschrieben.The point different from the first embodiment is mainly described below.
Eine Ansprechauswahlwählscheibe DI, wie beispielsweise eine Ausgabeintensität für ein elektrisches Signal in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Drehbetätigung von dieser ist anstelle des Ansprechgeschwindigkeitwahlschalters SW3 vorgesehen, und der Standby-Durchsatz-Steuerabschnitt 63A ist mit einem Funktionsgenerator 63d zum Ausgeben einer dritten Sollverdrängung 60 in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung der Wählscheibe DI anstelle der Einstelleinheit 63a und des Schalters 63b versehen.A response selection dial DI such as an output intensity of an electric signal in accordance with the amount of rotation operation thereof is provided in place of the response speed selection switch SW3, and the standby throughput control section 63A is provided with a function generator 63d for outputting a third target displacement 60 in accordance with the output voltage of the dial DI in place of the setting unit 63a and the switch 63b.
Mit diesem Aufbau kann der Standby-Durchsatz in Übereinstimmung mit einer Vorliebe des Bedieners oder einer Betriebsbedingung auf einen beliebigen Wert festgesetzt werden, und somit kann eine hydraulische Baumaschine bereitgestellt werden, welche den jeweiligen Vorlieben entgegenkommt und eine derart verbesserte Betriebsleistung besitzt, daß sie in einem weiten Bereich an verschiedene Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.With this structure, the standby throughput can be set to an arbitrary value in accordance with an operator's preference or an operating condition, and thus a hydraulic construction machine can be provided which meets the preferences and has such improved operating performance that it can be adapted to various operating conditions in a wide range.
Wenn der maximale Ausgangswert des Funktionsgenerators 63d so festgesetzt ist, daß er größer als der maximale Ausgangswert des Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitts 62 ist, kann die Verdrängung der Pumpe lediglich durch die Eingangsdrehmoment-Steuerung in gleicher Weise wie oben beschrieben gesteuert werden.When the maximum output value of the function generator 63d is set to be larger than the maximum output value of the input torque control section 62, the displacement of the pump can be controlled only by the input torque control in the same manner as described above.
Fig. 5 bis 7 zeigen eine dritte Ausführungsform. In der ersten und der zweiten Ausführungsform sind die Standby-Durchsatzsteuerabschnitte 63 und 63A jeweils unabhängig vom die erste Sollverdrängung θL ausgebenden LS-Steuerabschnitt 61 und dem die zweite Sollverdrängung θO ausgebenden Eingangssteuerabschnitt 62 vorgesehen, und der Standby-Durchsatz wird durch die Bedienung des Bedienelements durch den Bediener verändert. In der dritten Ausführungsform ist der Standby-Abgabedurchsatzsteuerabschhitt weggelassen, und die Lastmeßsteuerung wird gesperrt, wenn eine spezielle Betriebsbedingnng erfaßt wird, um dadurch die Verdrängung der Hydropumpe durch die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung zu steuern. In der dritten Ausführungsform werden, wenn das Fahrzeug fährt, die Lastmeßsteuerung und die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung wahlweise ausgeführt und beim Arbeitsbetrieb, unter Verwendung des Bedienhebels 58 zusammen mit einem Steuern der Kraftmaschinendrehzahl durch das Fahrzpedal 6a, wird die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung ohne Verwendung der Lastmeßsteuerung ausgeführt.Fig. 5 to 7 show a third embodiment. In the first and second embodiments, the standby flow rate control sections 63 and 63A are respectively independent of the LS control section 61 outputting the first target displacement θL and the input control section 62 outputting the second target displacement θO. provided, and the standby discharge flow rate is changed by the operator's operation of the control member. In the third embodiment, the standby discharge flow rate control section is omitted, and the load sensing control is inhibited when a specific operating condition is detected, thereby controlling the displacement of the hydraulic pump by the input torque limiting control. In the third embodiment, when the vehicle is running, the load sensing control and the input torque limiting control are selectively executed, and in the working operation, using the operating lever 58 together with controlling the engine speed by the accelerator pedal 6a, the input torque limiting control is executed without using the load sensing control.
Der Hauptabschnitt der gesamten Schaltung der hydraulischen Baumaschine ist der gleiche wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, und der davon abweichende Punkt wird in der Hauptsache beschrieben.The main section of the whole circuit of the hydraulic construction machine is the same as that shown in Figs. 2 and 3, and the different point is described in the main.
Die Steuereinrichtung so ist mit einem ersten Steuerschaltungsabschnitt 60B, wie gezeigt in Fig. 5, und einem zweiten Steuerschaltungsabschnitt 80, wie gezeigt in Fig. 6, ausgerüstet. In dem in Fig. 5 gezeigten ersten Steuerschaltungsabschnitt 60B ist der in Fig. 1 gezeigte Standby-Durchsatzsteuerabschnitt 63 weggelassen, ein Wahlschalter 66 ist an einer hinteren Stufe des Minimalwert-Auswahlabschnitts 64 vorgesehen, und ein Beurteilungsabschnitt 67, der als Schaltsteuerabschnitt des Schalters 66 dient, ist vorgesehen.The control device 50 is equipped with a first control circuit section 60B as shown in Fig. 5 and a second control circuit section 80 as shown in Fig. 6. In the first control circuit section 60B shown in Fig. 5, the standby throughput control section 63 shown in Fig. 1 is omitted, a selector switch 66 is provided at a rear stage of the minimum value selection section 64, and a judgment section 67 serving as a switch control section of the switch 66 is provided.
Der Beurteilungsabschnitt 67 beinhaltet einen Komparator 67a und eine UND-Schaltung 67a und ist so aufgebaut, daß er ein Hochpegelsignal ausgibt, wenn der Bedienhehel 58 bedient wird während die Kraftmaschinendrehzahl durch das Fahrpedal 6a gesteuert wird, so daß die "Arbeit" ausgeführt wird. Der Komparator 67a gibt ein Hochpegelsignal aus, wenn der durch den Drucksensor 56 erfaßte Sensordruck Pt höher ist als ein zuvor (durch eine Referenzstromversorgung 67c) eingestellter, vorbestimmter Druck, und das Ausgangssignal von diesem wird der UND-Schaltung 67b zugeführt. Der UND-Schaltung 671) wird ebenso ein den An/Aus-Zustand des Bremsschalters SW2 darstellendes Signal und ein den Schaltzustand des Vorwärts/Rückwärts-Fahrumschalters SW1 darstellendes Signal zugeführt und die UND-Schaltung 671) wird aktiviert, wenn die folgenden vier Bedingungen vollständig erfüllt sind:The judging section 67 includes a comparator 67a and an AND circuit 67b and is constructed to output a high level signal when the operating lever 58 is operated while the engine speed is controlled by the accelerator pedal 6a so that the "work" is carried out. The comparator 67a outputs a high level signal when the sensor pressure Pt detected by the pressure sensor 56 is higher than a predetermined pressure set in advance (by a reference power supply 67c), and the output signal therefrom is supplied to the AND circuit 67b. The AND circuit 67b is also supplied with a signal representing the on/off state of the brake switch SW2 and a signal representing the switching state of the forward/reverse travel changeover switch SW1, and the AND circuit 67b is activated when the following four conditions are completely satisfied:
(1) Der Bremsschalter SW2 ist an (Hochpegelsignal wird ausgegeben),(1) The brake switch SW2 is on (high level signal is output),
(2) der Vorwärts/Rückwärts-Umschalter SW1 ist in seiner N-Position (Hochpegelsignal wird ausgegeben),(2) the forward/reverse switch SW1 is in its N position (high level signal is output),
(3) der Servodruck Pt, wie oben beschrieben, ist höher als der vorbestimmte Wert (Hochpegelsignal wird vom Komparator 67a ausgegeben), und(3) the servo pressure Pt as described above is higher than the predetermined value (high level signal is output from the comparator 67a), and
(4) der Arbeitsservodruckschalter 95 ist an (Hochpegelsignal wird ausgegeben).(4) The working servo pressure switch 95 is on (high level signal is output).
Falls die Arbeit in einem Zustand mit "haltendem" Fahrzeug ausgeführt wird, während die Drehzahl der Kraftmaschine 27 durch die Betätigung des Fahrpedals 6a gesteuert wird, sind die obigen vier Bedingungen vollständig erfüllt und somit wird das Hochpegelsignal von der UND-Schaltung 671) ausgegeben.If the work is carried out in a vehicle-stopped state, while the rotation speed of the engine 27 is controlled by the operation of the accelerator pedal 6a, the above four conditions are completely satisfied and thus the high level signal is output from the AND circuit 671).
Der Wahlschalter 66 ist auf einen a-Kontaktpunkt geschaltet, wenn die UND-Schaltung 67b in einem Aus-Zustand ist (wenn das Niedrigpegelsignal ausgegeben wird und das Fahrzeug fährt), um die Ausgangsgröße des Minimalwert-Auswahlabschnitts 64 zu wählen. Das heißt die kleinere von der ersten Sollverdrängung θL und der zweiten Sollverdrängung θA wird als Verdrängungsanweisungswert θr ausgewählt. Wenn die UND-Schaltung 671) aktiviert ist (wenn das Hochpegelsignal ausgegeben wird und ein Arbeitsbetrieb unter den speziellen Betriebsbedingungen wie oben beschrieben vorliegt), ist der Wahlschalter 66 auf einen b-Kontaktpunkt geschaltet, um die Ausgangsgröße des Drehmoment-Steuerabschnitts 62 zu wählen. Das heißt die zweite Sollverdrängung θA ist als Verdrängungssollanweisungswert θr gewählt. Der gewählte Verdrängungsanweisungswert θr wird dem Stellsteuerabschnitt 66 zugeführt.The selector switch 66 is switched to an a-contact point when the AND circuit 67b is in an off state (when the low-level signal is output and the vehicle is running) to select the output of the minimum value selection section 64. That is, the smaller of the first target displacement θL and the second target displacement θA is selected as the displacement instruction value θr. When the AND circuit 671) is activated (when the high-level signal is output and there is a working operation under the special operation conditions as described above), the selector switch 66 is switched to a b-contact point to select the output of the torque control section 62. That is, the second target displacement θA is selected as the displacement target instruction value θr. The selected displacement command value θr is supplied to the positioning control section 66.
Die Steuereinrichtung 50 beinhaltet ebenfalls den zweiten Steuerschaltungsabschnitt 80, wie gezeigt in Fig. 6.The controller 50 also includes the second control circuit section 80, as shown in Fig. 6.
Im zweiten Steuerschaltungsabschnitt 80 bezeichnet Bezugszeichen 81 einen ersten Solldrehzahlberechnungsabschnitt, dem ein Signal, welches dem Betätigungsausmaß X des Gashebels 57a der Drehzahleinstelleinrichtung 57 entspricht, zugeführt wird, um eine erste Solldrehzahl Nx zu bestimmen, welche dem Betätigungsausmaß X entspricht. Bezugszeichen 82 stellt einem zweiten Solldrehzahlberechnungsabschnitt dar, dem der vom Drucksensor 56 erfaßte Servodruck Pt zugeführt wird, welcher das Betätigungsausmaß des Fahrpedals 6a angibt, und er dient dazu, eine zweite Solldrehzahl Nt zu bestimmen, welche dem Servodruck Pt entspricht. Hier sind im ersten Solldrehzahlberechnungsabschnitt 81 das Betätigungsausmaß X und die erste Solldrehzahl Nx in einer derartigen Beziehung festgelegt, daß die erste Solldrehzahl Nx mit zunehmender Verstellungsgröße X ausgehend von einer Leerlaufdrehzahl Ni linear erhöht wird. Im zweiten Solldrehzahlberechnungsabschnitt 82 sind der Servodruck Pt und die zweite Solldrehzahl Nt in einer derartigen Beziehung festgelegt, daß die zweite Solldrehzahl Nt mit zunehmendem Servodruck Pt (Pedalbetätigungsausmaß) ausgehend von der Leerlaufdrehzahl Ni linear erhöht wird. Weiter ist der Maximalwert Nxmax der ersten Solldrehzahl Nx so festgelegt, daß er unterhalb der maximalen Drehzahl liegt, welche von der Kraftmaschine 27 ausgegeben werden kann, und der Maximalwert Ntmax der zweiten Solldrehzahl Nt ist so festgelegt, daß er im wesentlichen gleich der Maximaldrehzahl des Kraftmaschine 27 ist. Daher ist der Maximalwert Ntmax der Solldrehzahl Nt größer als der Maximalwert Nxmax der Solldrehzahl Nx.In the second control circuit section 80, reference numeral 81 denotes a first target speed calculation section to which a signal corresponding to the operation amount X of the accelerator lever 57a of the speed setting device 57 is supplied to determine a first target speed Nx corresponding to the operation amount X. Reference numeral 82 represents a second target speed calculation section to which the servo pressure Pt detected by the pressure sensor 56 is supplied, which indicates the operation amount of the accelerator pedal 6a, and serves to determine a second target speed Nt corresponding to the servo pressure Pt. Here, in the first target speed calculation section 81, the operation amount X and the first target speed Nx are set in such a relationship that the first target speed Nx is increased linearly with increasing displacement amount X from an idling speed Ni. In the second target speed calculating section 82, the servo pressure Pt and the second target speed Nt are set in such a relationship that the second target speed Nt is increased linearly with increasing servo pressure Pt (pedal operation amount) from the idling speed Ni. Further, the maximum value Nxmax of the first target speed Nx is set to be below the maximum speed that can be output from the engine 27, and the maximum value Ntmax of the second target speed Nt is set to be substantially equal to the maximum speed of the engine 27. Therefore, the maximum value Ntmax of the target speed Nt is larger than the maximum value Nxmax of the target speed Nx.
Von den Solldrehzahlen Nx und Nt wird im Maximalwert-Auswahlabschnitt 83 die größere ausgewählt und als Solldrehzahlanweisungswert Ny festgelegt. Im Stellsteuerabschnitt 84 wird der Solldrehzahlanweisungswert Ny mit der Steuerdrehzahl Nθ verglichen, die mit der vom Potentiometer 55 erfaßten Verstellungsgröße des Reglerhebels 271) angegeben ist, und der Schrittmotor 28 wird so gesteuert, daß beide in Übereinstimmung mit dem in Fig. 7 dargestellten Ablauf miteinander übereinstimmen.Of the target speeds Nx and Nt, the larger one is selected in the maximum value selection section 83 and set as the target speed instruction value Ny. In the setting control section 84, the target speed instruction value Ny is compared with the control speed Nθ indicated by the displacement amount of the control lever 271) detected by the potentiometer 55, and the stepping motor 28 is controlled so that both of them coincide with each other in accordance with the procedure shown in Fig. 7.
Bei Schritt S21 in Fig. 7 werden der Solldrehzahlanweisungswert Ny und die durch die Verstellungsgröße des Reglerhebels angegebene Steuerdrehzahl Nθ eingelesen, und der Ablauf geht auf einen Schritt S22. Bei Schritt S22 wird das Ergebnis von Nθ - Ny als Differenzdrehzahl A in einem Speicher gespeichert, und bei einem Schritt S23 wird auf Basis einer vorbestimmten Referenzdifferenzdrehzahl K beurteilt, ob A ≥ K ist. Wenn die Beurteilung bei Schritt S23 "ja" lautet, geht der Ablauf weiter auf einen Schritt S24, und es wird beurteilt, ob die Differenzdrehzahl A> 0. Wenn A> 0, ist die durch die Verstellgröße des Reglerhebels angegebene Steuerdrehzahl Nθ größer als der Solldrehzahlanweisungswert Ny, d.h. die Steuerdrehzahl ist größer als die Solldrehzahl. Daher wird bei Schritt S25 ein die Rückwärtsdrehung des Motors anweisendes Signal an den Schrittmotor 28 ausgegeben, um die Kraftmaschinendrehzabl zu vermindern. Durch diese Operation wird der Schrittmotor 28 rückwärts gedreht und die Drehzahl der Kraftmaschine 27 vermindert.At step S21 in Fig. 7, the target speed instruction value Ny and the control speed Nθ indicated by the amount of movement of the governor lever are read, and the flow goes to a step S22. At step S22, the result of Nθ - Ny is stored as the differential speed A in a memory, and at step S23, it is judged whether A ≥ K based on a predetermined reference differential speed K. If the judgment at step S23 is "yes", the flow goes to a step S24, and it is judged whether the differential speed A>0. If A>0, the control speed Nθ indicated by the amount of movement of the governor lever is greater than the target speed instruction value Ny, that is, the control speed is greater than the target speed. Therefore, at step S25, a signal instructing the reverse rotation of the motor is output to the stepping motor 28 to reduce the engine speed. By this operation, the stepping motor 28 is rotated reversely and the engine speed 27 is reduced.
Wenn andererseits A ≤ 0 ist die durch die Verstellgröße des Reglerhebels angegebene Steuerdrehzahl Nθ kleiner als die Solldrehzahl Ny, d.h. die Steuerdrehzahl ist niedriger als die Solldrehzahl. Daher wird bei Schritt S26 ein die Vorwärtsdrehung des Motors angebendes Signal ausgegeben, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen. Durch diese Operation wird der Schrittmotor 28 vorwärts gedreht und die Drehzahl der Kraftmaschine 27 erhöht. Wenn die Beurteilung bei Schritt S23 "nein" lautet, geht der Ablauf weiter auf einen Schritt S27, um ein Motor-Haltsignal auszugeben, so daß die Drehzahl der Kraftmaschine 27 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Nachdem die Abläufe bei Schritt 25 bis S27 ausgeführt sind, geht der Ablauf auf den Anfangsschritt zurück.On the other hand, when A ≤ 0, the control speed Nθ indicated by the displacement amount of the governor lever is smaller than the target speed Ny, that is, the control speed is lower than the target speed. Therefore, at step S26, a signal indicating the forward rotation of the motor is output to increase the engine speed. By this operation, the stepping motor 28 is rotated forward and the rotational speed of the engine 27 is increased. If the judgment at step S23 is "No", the flow advances to a step S27 to output a motor stop signal so that the rotational speed of the engine 27 is maintained at a constant value. After the processes at steps S25 to S27 are executed, the flow returns to the initial step.
Die Funktionsweise der auf diese Weise aufgebauten dritten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.The operation of the third embodiment constructed in this way is described below.
Wenn eine Arbeit, wie beispielsweise ein Aushub durch Antreiben des vorderen Vorsatzgerätes ausgeführt wird, ist der Bremsschalter SW2 angeschaltet und der Vorwärts/Rückwärts-Fahrumschalter SW1 in die N-Position geschaltet. Die Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl kann durch den Gashebel 57a oder das Fahrpedal 6a erfolgen. Wenn die Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl ohne Verwendung des Fahrpedals 6a ausgeführt wird, wird der Gashebel 57a der Drehzahleinstelleinrichtung 57 in der Maximalhubposition oder einer geeigneten Zwischenposition unterhalb des Maximalhubs gehalten. Falls die Kraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des Gashebels 57a, wie oben beschrieben, gesteuert wird, ist der Fahr-Servodruck Pt, welcher dem zweiten Solldrehzahlberechnungsabschnitt 82 des zweiten Steuerschaltungsabschnitts 80 zugeführt wird, null, so daß die im obigen Berechnungsabschnitt 82 berechnete zweite Solldrehzahl Nt zur Leerlaufdrehzahl Ni wird. Weiter ist das Betätigungsausmaß X des Gashebels, welches dem ersten Solldrehzahlberechnungabschnitt 81 zugeführt wird, ein größerer Wert als Null, so daß die im obigen Berechnungsabschnitt 81 berechnete erste Solldrehzahl Nx zu einem Wert wird, welcher größer als die Leerlaufdrehzahl Ni ist und der Hubposition des Gashebels 57a entspricht. Daher wird im Auswahlabschnitt 83 die Solldrehzahl Nx als Solldrehzahlanweisungswert Ny gewählt, und die Kraftmaschine 27 wird auf die Solldrehzahl Nx gesteuert. Durch diese Operation wird die Kraftmaschinendrehzahl so gesteuert, daß sie auf einem konstanten Wert gehalten wird, welche der Hubposition des Gashebels entspricht.When a work such as excavation is carried out by driving the front attachment, the brake switch SW2 is turned on and the forward/reverse travel changeover switch SW1 is switched to the N position. The control of the engine speed can be carried out by the accelerator lever 57a or the accelerator pedal 6a. When the control of the engine speed is carried out without using the accelerator pedal 6a, the accelerator lever 57a of the speed setting device 57 is kept at the maximum stroke position or an appropriate intermediate position below the maximum stroke. If the engine speed is controlled using the accelerator lever 57a as described above, the travel servo pressure Pt supplied to the second target speed calculating section 82 of the second control circuit section 80 is zero, so that the second target speed Nt calculated in the above calculating section 82 becomes the idling speed Ni. Further, the operation amount X of the accelerator lever supplied to the first target speed calculation section 81 is a value larger than zero, so that the first target speed Nx calculated in the above calculation section 81 becomes a value which is larger than the idling speed Ni and corresponds to the stroke position of the accelerator lever 57a. Therefore, in the selection section 83, the target speed Nx is selected as the target speed instruction value Ny, and the engine 27 is controlled to the target speed Nx. By this operation, the engine speed is controlled to be maintained at a constant value corresponding to the stroke position of the accelerator lever.
Andererseits wird das folgende Verfahren im ersten Steuerschaltungsabschnitt 60B der Steuereinrichtung 50 ausgeführt.On the other hand, the following process is executed in the first control circuit section 60B of the controller 50.
Beim Arbeitsbetrieb, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl durch den Gashebel 57a gesteuert wird, ist der Bremsschalter SW2 angeschaltet und der Vorwärts/Rückwärts-Fahrumschalter SW1 ist in seiner N-Position (Neutral-Position), und der Druckschalter 95 ist durch die Betätigung des Arbeitshebels 58 angeschaltet. Jedoch ist der Servodruck Pt niedriger als der vorbestimmte Wert, da das Fahrpedal 6a nicht betatigt ist (die Bedingungen (1), (2) und (4) von den oben beschriebenen Bedingungen (1), (2), (3) und (4) sind erfüllt, jedoch nicht die Bedingung (3)), und die UND-Schaltung 67b, welche den Beurteilungsabschnitt 67 bildet, ist aktmert. Daher wählt der Wahlschalter 66 das Signal vom Minimalwert-Auswahlabschnitt 64. Das heißt von der ersten und der dritten Sollverdrängung θL und θA wird die kleinere als Verdrängungsanweisungswert θr ausgewählt, und die Verdrängung der Hydropumpe 1 wird so gesteuert, daß sie gleich dem gewählten Verdrängungsanweisungswert θr ist.In the working mode in which the engine speed is controlled by the throttle lever 57a, the brake switch SW2 is turned on and the forward/reverse travel switch SW1 is in its N position (neutral position), and the pressure switch 95 is turned on by the operation of the operating lever 58. However, the servo pressure Pt is lower than the predetermined value because the accelerator pedal 6a is not operated (conditions (1), (2), and (4) out of the above-described conditions (1), (2), (3), and (4) are satisfied, but not condition (3)), and the AND circuit 67b constituting the judging section 67 is activated. Therefore, the selector switch 66 selects the signal from the minimum value selecting section 64. That is, of the first and third target displacements θL and θA, the smaller one is selected as the displacement instruction value θr, and the displacement of the hydraulic pump 1 is controlled to be equal to the selected displacement instruction value θr.
Wie oben beschrieben wird, wenn die "Arbeit" durch Steuern der Kraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des Gashebels 57a ausgeführt wird, der von der Hydropumpe 1 abgegebene Druck so gesteuert, daß er höher ist als der Lastdruck des Hydromotors 3, und zwar um den Solldifferenzdruck ΔPLSR bei Verwendung der ersten Sollverdrängung θL (die Lastmeßsteuerung wird ausgeführt), und das Eingangsdrehmoment der Hydropumpe 1 wird so gesteuert, daß es das Solldrehmoment Tp0 bei Verwendung der zweiten Sollverdrängung θA nicht übersteigt (die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung wird ausgeführt).As described above, when the "work" is performed by controlling the engine speed using the throttle lever 57a, the pressure output from the hydraulic pump 1 is controlled to be higher than the load pressure of the hydraulic motor 3 by the target differential pressure ΔPLSR when using the first target displacement θL (the load measurement control is carried out), and the input torque of the hydraulic pump 1 is controlled not to exceed the target torque Tp0 when using the second target displacement θA (the input torque limiting control is carried out).
Auch wenn im Fahrzeugfahrbetrieb die Kraftmaschinendrehzahl durch das Fahrpedal 6a gesteuert wird, ist der Auswahischalter 66 auf den a-Kontakt geschaltet, da der Bremsschalter SW2 ausgeschaltet ist, und der Pumpen-Tiltwinkel wird mit dem jeweils kleineren Wert von θL und θA gesteuert.Even when the engine speed is controlled by the accelerator pedal 6a in the vehicle running operation, the selector switch 66 is switched to the a contact since the brake switch SW2 is turned off, and the pump tilt angle is controlled with the smaller value of θL and θA.
Bei einem Arbeitsbetrieb, bei dem die Drehzahl der Kraftmaschine durch die Betätigung des Fahrpedals 6a gesteuert wird, um die Geschwindigkeitssteuerung des vorderen Vorsatzgerätes vorzunehmen, ist der Bremsschalter SW angeschaltet. Der Vorwärts/Rückwärts-Schalter SW1 ist in die neutrale N-Position geschaltet, und der Gashebel 57a bleibt auf der Minimalhubposition. Beim Niederdrücken des Pedals 6a in diesem Zustand wird dem ersten Solldrehzahlberechnungsabschnitt 81 des zweiten Steuerschaltungsabschnitts 80 das Gashebel-Betätigungsausmaß X = 0 zugeführt, so daß die im Berechnungsabschnitt 81 berechnete erste Solldrehzahl Nx gleich der Leerlaufdrehzahl Ni wird. Weiter wird dem zweiten Solldrehzahlberechnungsabschnitt 82 der Fahr-Servodruck Pt entsprechend dem Betätigungsausmaß (Ausmaß des Niederdrückens) des Fahrpedals 6a zugeführt, so daß die im Berechnungsabschnitt 82 berechnete zweite Solldrehzahl Nt zu einem Wert wird, welcher höher als die Leerlaufdrehzahl Ni ist und dem Betätigungsausmaß des Fahrpedals 6a entspricht. Daher wird die Solldrehzahl Nt als Solldrehzahlanweisungswert Ny im Auswahlabschnitt 83 gewählt, und die Drehzahl der Kraftmaschine 27 wird auf die Solldrehzahl Nt gesteuert. Als Ergebnis wird die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals 6a gesteuert, so daß die Kraftmaschinendrehzahl mit zunehmendem Betätigungsausmaß des Fahrpedals 6a erhöht wird, sie hingegen bei zurückgenommenem Fahrpedal 6a abnimmt.In a working operation in which the engine speed is controlled by the operation of the accelerator pedal 6a to perform the speed control of the front attachment, the brake switch SW is turned on. The forward/reverse switch SW1 is switched to the neutral N position, and the accelerator lever 57a remains at the minimum stroke position. When the pedal 6a is depressed in this state, the accelerator operation amount X = 0 is supplied to the first target speed calculation section 81 of the second control circuit section 80, so that the first target speed Nx calculated in the calculation section 81 becomes equal to the idling speed Ni. Further, the travel servo pressure Pt corresponding to the operation amount (depression amount) of the accelerator pedal 6a is supplied to the second target speed calculation section 82, so that the first target speed Nx calculated in the calculation section 82 calculated second target speed Nt becomes a value which is higher than the idling speed Ni and corresponds to the depression amount of the accelerator pedal 6a. Therefore, the target speed Nt is selected as the target speed instruction value Ny in the selection section 83, and the speed of the engine 27 is controlled to the target speed Nt. As a result, the engine speed is controlled in accordance with the depression amount of the accelerator pedal 6a, so that the engine speed is increased as the depression amount of the accelerator pedal 6a increases, but decreases as the accelerator pedal 6a is released.
Andererseits wird im ersten Steuerschaltungsabschnitt 60B folgendes Verfahren ausgeführt.On the other hand, in the first control circuit section 60B, the following process is executed.
Beim Arbeitsbetrieb, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl durch das Fahrpedal 6a gesteuert wird, ist der Bremsschalter SW2 angeschaltet, der Vorwärts/Rückwärts-Umschalter SW1 ist in seiner N-Position (Neutralposition), der Servodruck Pt besitzt einen Wert oberhalb des durch die Betätigung des Fahrpedals 6a vorbestimmten Werts, und der Druckschalter 95 ist durch Betätigung des Arbeitshebels 58 angeschaltet. Daher sind alle oben beschriebenen Bedingungen (1), (2), (3) und (4) erfüllt, so daß die UND-Schaltung 67b, welche als Beurteilungsabschnitt 67 dient, aktmert wird. Durch diese Operation wird der Auswahlschalter 66 auf den b-Kontaktpunkt geschaltet, so daß die im Drehmoment-Steuerabschnitt 62 berechnete zweite Sollverdrängung θA als Verdrängungsanweisungswert θr gewählt wird. Die Verdrängung der Hydropumpe 1 wird so gesteuert, daß sie gleich dem gewählten Verdrängungsanweisungswert θr ist. Das heißt die Lastmeßsteuerung wie oben beschrieben wird nicht ausgeführt, und lediglich die Eingangsdrehmomentbegrenzungssteuerung wird ausgeführt. Daher wird in einem Bereich unterhalb der zweiten Sollverdrängung, welche durch die Eingangsdrehmoment-Steuerung festgelegt ist, der von der Hydropumpe 1 abgegebene Durchsatz im wesentlichen proportional zur oben beschriebenen Zunahme/Abnahme-Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des Fahrpedals 6a erhöht oder vermindert, so daß das Antreiben des vorderen Vorsatzgerätes, wie beispielsweise des Auslegers, mit einer gewünschten Geschwindigkeit gesteuert werden kann.In the working operation in which the engine speed is controlled by the accelerator pedal 6a, the brake switch SW2 is turned on, the forward/reverse changeover switch SW1 is in its N position (neutral position), the servo pressure Pt has a value higher than the value predetermined by the operation of the accelerator pedal 6a, and the pressure switch 95 is turned on by the operation of the working lever 58. Therefore, all of the above-described conditions (1), (2), (3) and (4) are satisfied, so that the AND circuit 67b serving as the judging section 67 is actuated. By this operation, the selector switch 66 is switched to the b contact point, so that the second target displacement θA calculated in the torque control section 62 is selected as the displacement instruction value θr. The displacement of the hydraulic pump 1 is controlled to be equal to the selected displacement command value θr. That is, the load measurement control as described above is not carried out, and only the input torque limiting control is carried out. Therefore, in a range below the second target displacement determined by the input torque control, the flow rate output from the hydraulic pump 1 is increased or decreased substantially in proportion to the increase/decrease control of the engine speed described above using the accelerator pedal 6a, so that the driving of the front attachment such as the boom can be controlled at a desired speed.
Wenn der in Fig. 5 gezeigte Wahlschalter 66 so ausgelegt ist, daß er dutch den Bediener nach Belieben umgeschaltet werden kann, kann die wahlweise Verwendung der Lastmeßsteuerung und der Eingangsdrehmoment-Steuerung, basierend auf dem Urteil des Bedieners, durchgeführt werden. Wie ergänzend in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben, kann sogar in einem Fall, bei dem das Steuersystem angewandt wird, bei welchem, basierend auf dem Urteil des Bedieners die Lastmeßsteuerung gesperrt ist und die Pumpenverdrängung durch die Eingangsdrehmoment-Steuerung gesteuert wird, der gleiche Effekt wie in der dritten Ausführungsform erzielt werden.If the selector switch 66 shown in Fig. 5 is designed so that it can be switched at will by the operator, the optional use of the load sensing control and the input torque control based on the operator's judgment. As described in addition in the first and second embodiments, even in a case where the control system is adopted in which the load sensing control is disabled and the pump displacement is controlled by the input torque control based on the operator's judgment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
In der obigen Ausführungsform wird das vorhandene Fahrpedal 6a ebenfalls als Bedieneinrichtung für die Kraftmaschinendrehzahlsteuerung verwendet. Jedoch ist die Bedieneinrichtung nicht auf das Fahrpedal 6a begrenzt, und kann ein weiteres Bedienelement (vorzugsweise ein Pedal) sein. Weiter sind in der obigen Ausführungsform der Fahr-Hydromotor 4 und der Arbeitshydraulikzylinder 20A als hydraulische Betatigungseinrichtung vorgeselien. Jedoch kann die hydraulische Betätigungseinrichtung so aufgebaut sein, daß sie mehrere hydraulische Arbeitszylinder 20A und einen Hydromotor für das Drehen des oberen Schwenkkörpers des Fahrzeugs besitzen. Weiter ist der hydraulische Arbeitszylinder 20A nicht auf einen Zylinder zum Antrieb eines Auslegers begrenzt, und kann ein Zylinder zum Antreiben des Arms oder der Schaufel sein.In the above embodiment, the existing accelerator pedal 6a is also used as the operating means for the engine speed control. However, the operating means is not limited to the accelerator pedal 6a, and may be another operating member (preferably a pedal). Further, in the above embodiment, the traveling hydraulic motor 4 and the working hydraulic cylinder 20A are provided as the hydraulic operating means. However, the hydraulic operating means may be constructed to have a plurality of hydraulic working cylinders 20A and a hydraulic motor for rotating the upper swing body of the vehicle. Further, the hydraulic working cylinder 20A is not limited to a cylinder for driving a boom, and may be a cylinder for driving the arm or the bucket.
Fig. 8 ist ein detailliertes Blockdiagramm des Drehmoment-Steuerabschnitts 62 der ersten bis zur dritten Ausfürungsform, wie oben beschrieben.Fig. 8 is a detailed block diagram of the torque control section 62 of the first to third embodiments described above.
Die Steuerdrehzahl Nθ, welche der durch das Potentiometer 55 erfaßten Reglerhebelposition entspricht, wird einem Referenzdrehzahlberechnungsabschnitt 162a und einem Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162b zugeführt. Der Referenzdrehzahlberechnungsabschnitt 162 a berechnet eine Geschwindigkeitsmeß-Referenzdrehzahl Ns in Übereinstimmung mit der Eingangssteuerdrehzahl Nθ, basierend auf einer in der Figur gezeigten Kennlinie. Die Referenzdrehzahl Ns wird mit Zunahme der Steuerdrehzahl Nθ erhöht. Zusätzlich berechnet der Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162b das Solldrehmoment Tro in Übereinstimmung mit der Eingangssteuerdrehzahl Nθ, basierend auf einer in der Figur gezeigten Kennlinie. Ein Addierer 162c dient dazu, die Abweichung ΔN (= Nr - Ns) zwischen der tatsächlichen Kraftmaschinendrehzahl Nr und der oben beschriebenen Referenzdrehzahl Ns zu berechnen, und ein Korrekturdrehmoment-Berechnungsabschnitt 162d dient dazu, ein Korrekturdrehmoment ΔT in Übereinstimmung mit der Drehzahlabweichung ΔN, basierend auf einer in der Figur gezeigten Kennlinie, zu berechnen. Das Korrekturdrehmoment ist positiv, wenn die Drehzahlabweichung AN positiv ist, und ist negativ, wenn die Drehzahlabweichung ΔN negativ ist. Zusätzlich nimmt das Korrekturdrehmoment ΔT mit einer Zunahme von ΔN zu.The control speed Nθ corresponding to the governor lever position detected by the potentiometer 55 is supplied to a reference speed calculation section 162a and a torque calculation section 162b. The reference speed calculation section 162a calculates a speed measurement reference speed Ns in accordance with the input control speed Nθ based on a characteristic shown in the figure. The reference speed Ns is increased as the control speed Nθ increases. In addition, the torque calculation section 162b calculates the target torque Tro in accordance with the input control speed Nθ based on a characteristic shown in the figure. An adder 162c serves to calculate the deviation ΔN (= Nr - Ns) between the actual engine speed Nr and the above-described reference speed Ns, and a correction torque calculation section 162d serves to calculate a correction torque ΔT in accordance with the speed deviation ΔN based on a characteristic curve shown in the figure. The correction torque is positive when the speed deviation AN is positive and is negative when the speed deviation ΔN is negative. In addition, the correction torque ΔT increases with an increase in ΔN.
Ein Funktionsgenerator 162e gibt ein Signal aus, welches "0" darstellt, wenn die Steuerdrehzahl Nθ niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und "1", wenn die Steuerdrebzahl Nθ genauso groß wie der oder größer als der vorbestimmte Wert ist, und das Signal wird in einem Multiplizierer 162f mit dem Korrekturdrehmoment ΔT multipliziert. Das heißt das Korrekturdrehmoment ΔT wird nur wirksam, wenn die Steuerdrehzahl genauso groß oder größer wie der vorbestimmte Wert ist. ΔT wird im Addierer 162g zum oben beschriebenen Solldrehmoment Tro addiert, und das Ergebnis dieser Addition wird als Solldrehmoment-Anweisungswert Tpo ausgegeben. Die Sollverdrängung θA wird basierend auf dem Solldrehmoment-Anweisungswert Tpo berechnet.A function generator 162e outputs a signal representing "0" when the control speed Nθ is lower than a predetermined value and "1" when the control speed Nθ is equal to or greater than the predetermined value, and the signal is multiplied by the correction torque ΔT in a multiplier 162f. That is, the correction torque ΔT is effective only when the control speed is equal to or greater than the predetermined value. ΔT is added to the target torque Tro described above in the adder 162g, and the result of this addition is output as the target torque instruction value Tpo. The target displacement θA is calculated based on the target torque instruction value Tpo.
Gemäß dem oben beschriebenen Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt wird, wenn die Kraftmaschine ein knappes Drehmoment besitzt, das Korrektordrehmoment ΔT positiv, so daß der Solldrehmoment-Anweisungswert Tpo erhöht wird. Andererseits wird, wenn die Kraftmaschine in einem Zustand mit zu hohem Drehmoment ist, das Korrekturdrehmoment ΔT negativ, so daß bewirkt wird, daß der Solldrehmoment-Anweisungswert Tpo abnimmt. Daher kann die Solldrehzahl an eine berechnete Nominaldrehzahl angenähert werden, und somit kann das Drehmoment wirksam festgelegt werden.According to the above-described input torque control section, when the engine is in a tight torque, the corrector torque ΔT becomes positive so that the target torque instruction value Tpo is increased. On the other hand, when the engine is in an over-torque state, the corrector torque ΔT becomes negative so that the target torque instruction value Tpo is caused to decrease. Therefore, the target speed can be approximated to a calculated nominal speed, and thus the torque can be effectively set.
Mit dem Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt tritt kein Problem auf, falls die Operation unter Beibehaltung einer Kraftmaschinendrehzahl auf einem konstanten Wert unter Verwendung des Gashebels 57a ausgeführt wird, jedoch tritt das folgende Problem auf, falls der Betrieb des Fahrzeugs durch Erhöhen/Vermindern der Kraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des Fahrpedals 6a ausgeführt wird.With the input torque control section, no problem occurs if the operation is carried out by maintaining an engine speed at a constant value using the accelerator lever 57a, but the following problem occurs if the operation of the vehicle is carried out by increasing/decreasing the engine speed using the accelerator pedal 6a.
Wenn das Fahrpedal 6a rasch bis zu einer Vollgasposition niedergedrückt wird, wird der Reglerhebel 27b durch den Schrittmotor 28 unmittelbar in eine Vollgasposition betätigt, so daß die Steuerdrehzahl Nθ erhöht wird, und die Geschwindigkeitsmeß-Referenzdrehzahl wird ebenfalls unverzüglich erhöht. Jedoch gibt es, wenn das Ausmaß der Betätigung des Reglerhebeis den Maximalwert erreicht, eine Zeitverzögerung, bis die tatsächliche Drehzahl der Kraftmaschine auf ihren Maximalwert erhöht ist. Die Drehzahlverzögerung ΔN ist während dieser Zeitverzögerung negativ, und das Korrekturdrehmoment ΔT ist ebenfalls negativ. Daher wird der Solldrehmoment-Anweisungswert Tpo vermindert, so daß die Verdrängung der Hydropumpe abnimmt, und der Anstieg der Drehzahl wird beeinträchtigt.When the accelerator pedal 6a is rapidly depressed to a full throttle position, the governor lever 27b is immediately operated to a full throttle position by the stepping motor 28 so that the control speed Nθ is increased, and the speed measuring reference speed is also immediately increased. However, when the amount of operation of the governor lever reaches the maximum value, there is a Time delay until the actual engine speed is increased to its maximum value. The speed delay ΔN is negative during this time delay, and the correction torque ΔT is also negative. Therefore, the target torque command value Tpo is decreased so that the displacement of the hydraulic pump decreases, and the increase in speed is impaired.
In diesem Zusammenhang ist in Fig. 9 eine Ausführungsform zur Verbesserung der Anstiegscharakteristik der Kraftmaschinendrehzahl, wie oben beschrieben, gezeigt.In this connection, an embodiment for improving the rise characteristic of the engine speed as described above is shown in Fig. 9.
Fig. 9 zeigt den Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 162 des ersten Steuerschaltungsabschnitts 60 innerhalb der Steuereinrichtung 50. Gleiche Elemente wie in Fig. 8 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die davon abweichenden Punkte werden in der Hauptsache beschrieben.Fig. 9 shows the input torque control section 162 of the first control circuit section 60 within the controller 50. The same elements as in Fig. 8 are denoted by the same reference numerals, and the different points will be mainly described.
Der Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 132 ist mit einem Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162k parallel zum Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162d ausgerüstet. Der Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162k besitzt eine Charakteristik, die von derjenigen des Drehmoment-Berechnungsabschnitts 162d abweicht. Der Ausgangswert von jedem Drehmoment-Berechnungsabschnitt wird dem Auswahlabschnitt 162h zugeführt. Im Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162k wird das Korrekturdrehmoment ΔT positiv und nimmt mit einer Zunahme von ΔN zu, wenn die Drehzahlabweichung ΔN positiv ist. Andererseits ist, wenn ΔN negativ ist, ΔT Null. Das heißt nur eine Steuerung zur Erhöhung des Eingangsdrehmoments wird ausgeführt.The input torque control section 132 is equipped with a torque calculation section 162k in parallel with the torque calculation section 162d. The torque calculation section 162k has a characteristic different from that of the torque calculation section 162d. The output value of each torque calculation section is supplied to the selection section 162h. In the torque calculation section 162k, the correction torque ΔT becomes positive and increases with an increase of ΔN when the speed deviation ΔN is positive. On the other hand, when ΔN is negative, ΔT is zero. That is, only control for increasing the input torque is carried out.
Der Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 162 beinhaltet eine UND-Schaltung 162i, und der UND-Schaltung 162i wird ein einen An/Aus-Zustand des Bremsschalters SW2 darstellendes Signal, ein eine Betätigungsposition des Vorwärts/Rückwärts-Umschalters SW1 darstellendes Signal, und eine Ausgangsgröße eines Funktionsgenerators 162j zugeführt. Der Funktionsgenerator 162j gibt "1" aus, wenn ein Betätigungsausmaß des Fahrpedals 6a genauso groß oder größer als ein vorbestimmtes Ausmaß ist, und gibt "0" aus, wenn es kleiner als das vorbestimmte Ausmaß ist, und diesem wird ein das Betätigungsausmaß des Fahrpedals 6a darstellendes Signal Pt zugeführt, welches eine Ausgangsgröße des Drucksensors 56 ist. Daher ist, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind, d.h. wenn das Fahrzeug fährt, die UND-Schaltung 162i aktiviert, um einem Wahlschalter 162h ein Hochpegelsignal zuzuführen, und der Wahlschalter 162h wählt den Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162k:The input torque control section 162 includes an AND circuit 162i, and the AND circuit 162i is supplied with a signal representing an on/off state of the brake switch SW2, a signal representing an operation position of the forward/reverse changeover switch SW1, and an output of a function generator 162j. The function generator 162j outputs "1" when an operation amount of the accelerator pedal 6a is equal to or greater than a predetermined amount, and outputs "0" when it is smaller than the predetermined amount, and is supplied with a signal Pt representing the operation amount of the accelerator pedal 6a, which is an output of the pressure sensor 56. Therefore, when the following conditions are met, that is, when the vehicle is running, the AND circuit 162i is activated to output a high level signal to a selector switch 162h. and the selector switch 162h selects the torque calculation section 162k:
(1) Der Bremsschalter SW2 ist in einem Aus-Zustand (der Schalter SW2 gibt ein Niedrigpegelsignal aus),(1) The brake switch SW2 is in an off state (the switch SW2 outputs a low-level signal),
(2) Das Vorwärts/Rückwärts-Umschaltventil 8A ist in eine andere Position als die N-Position geschaltet (der Vorwärts/Rückwärts-Falmumschalter SW1 gibt ein Niedrigpegelsignal aus), und(2) The forward/reverse changeover valve 8A is switched to a position other than the N position (the forward/reverse changeover switch SW1 outputs a low level signal), and
(3) Das Fahrpedal 6a ist um ein Ausmaß niedergedrückt, das größer ist als das vorbestimmte Ausmaß (der Funktionsgenerator 162j gibt ein Hochpegelsignal aus).(3) The accelerator pedal 6a is depressed to an extent greater than the predetermined extent (the function generator 162j outputs a high level signal).
Gemaß dem auf diese Weise aufgebauten Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt 162 wird, wenn im Fahrbetrieb das Fahrpedal 6a bis zur Vollgasposition niedergedrückt ist, die Steuerdrehzahl Nθ, welche ein Erfassungswert der Reglerhebelposition ist, zum Maximalwert, und einhergehend mit dem Maximalwert der Steuerdrehzahl wird die Geschwindigkeitsmeß-Referenzdrehzahl Ns ebenfalls zum Maximalwert. Eine Zeitverzögerung wird benötigt, bis die tatsächliche Drehzahl der Kraftmaschine einen Wert entsprechend dem Maximalwert des Reglerhebels erreicht, und während dieser Zeitverzögerung ist die Drehzahlabweichung ΔN negativ. Jedoch ist, da der Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162k während des Fahrens des Fahrzeugs gewählt ist, das Korrekturdrehmoment ΔT nicht negativ und ist gleich null, auch wenn die Drehzahlabweichung ΔN negativ wird. Daher wird der Solldrehmoment-Anweisungswert Tpo nicht vermindert, und die Verdrängung der Hydropumpe 1 nicht vermindert, so daß die Beschleunigungsleistung für den Fahrzeugvortrieb in diesem Fall stärker verbessert werden kann als in dem Fall der Verwendung des Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitts, wie gezeigt in Fig. 8.According to the input torque control section 162 thus constructed, when the accelerator pedal 6a is depressed to the full throttle position in the running operation, the control speed Nθ, which is a detection value of the governor lever position, becomes the maximum value, and along with the maximum value of the control speed, the speed measuring reference speed Ns also becomes the maximum value. A time delay is required until the actual engine speed reaches a value corresponding to the maximum value of the governor lever, and during this time delay, the speed deviation ΔN is negative. However, since the torque calculation section 162k is selected during the running of the vehicle, the correction torque ΔT is not negative and is zero even if the speed deviation ΔN becomes negative. Therefore, the target torque command value Tpo is not reduced, and the displacement of the hydraulic pump 1 is not reduced, so that the acceleration performance for vehicle propulsion can be improved more in this case than in the case of using the input torque control section as shown in Fig. 8.
Weiter wird, da der Drehmoment-Berechnungsabschnitt 162d durch den Wahlschalter 162h in einem Nicht-Fahrbetrieb, wie beispielsweise einer Aushubarbeit, gewählt ist, wie beim herkömmlichen Eingangsdrehmoment-Steuerabschnitt, die Pumpenverdrängung vermindert, um das Kraftmaschineneingangsdrehmoment zu vermindern, wenn die Kraftmaschine keinen überschüssiges Drehmoment besitzt, so daß ein unerwünschtes Abwürgen der Kraftmaschine verhindert werden kann.Further, since the torque calculation section 162d is selected by the selector switch 162h in a non-driving operation such as an excavation work, as in the conventional input torque control section, the pump displacement is reduced to reduce the engine input torque when the engine does not have excess torque, so that undesirable stalling of the engine can be prevented.
Ein derartiger Aufbau zur Gewährleistung der Beschleunigungsleistung kann sowohl für einen Drehen des oberen Schwenkkörpers des Fahrzeugs sowie beim Fahrbetrieb angewandt werden.Such a structure for ensuring acceleration performance can be used both for turning the upper swing body of the vehicle and during driving.
Die hydraulische Steueraniage der oben beschriebenen Erfindung kommt wirksam insbesondere für verschiedene, mit einem Dieselmotor ausgerüstete hydraulische Baumaschinen zur Anwendung, wie beispielsweise einen hydraulischen Radbagger, einen hydraulischen Raupenbagger, einen hydraulischen Raupenkettenkran, einen Radlader, etc.The hydraulic control device of the invention described above is effectively applied in particular to various hydraulic construction machines equipped with a diesel engine, such as a hydraulic wheel excavator, a hydraulic crawler excavator, a hydraulic crawler crane, a wheel loader, etc.
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